Сұйық заттар арқылы жұмыс істейтін термометрлар

• 
  Қолдануда қауіпсіз
  
• 
  Барынша нақты нәтиже көрсетеді
  
• 
  Нәтижені аз уақыт ішінде көрсетеді (шамамен 0,5 секунд)
  

Жылдам қозғалатын зарядталған бөлшектерді тіркеу үшін Вильсон камерасы қолданылады (2.6- сурет). Камера-жабық ыдыс 1 ішінде поршен 5 орналасқан. Камера ішіндегі құбылыстарды көруге, суретке түсіруге болады. Камера газбен және қаныққан су буымен немесе спирт буымен толтырылған. Егер поршенді тез төмен түсіріп, газбен будың көлемін арттырса, адиабаталық салқындау жүреді. Адиабаталық салқындау кезінде су немесе спирт буы аса қаныққан күйге келеді.

Осындай күйде тұрған бу арқылы зарядталған бөлшек жүріп өтетін болса, онда ол жолындағы аса қаныққан буды конденсация құбылысына ұшырытып, конденсация центрлерін түзеді. 2-зарядталған бөлшектер көзі. Мұндай конденсация центрлерін зарядталған бөлшектердің әсерінен пайда болған газ немесе бу иондары түзеді. Егер зарядталған бөлшектердің камера арқылы жүрген мезгілінде газ немесе буға жарық түсірілсе, онда зарядталған бөлшектердің ізі көрінеді. Вильсон камерасын Д.В.Скобельцын магнит өрісіне орналастырып, зарядталған бөлшектердің таңбасын анықтайды. Камера ішінде қалдырылған іздерін фотоға түсіре отырып, зарядталған бөлшектердің жүрісін байқау автоматтандырылған.

Билет36

Идеал газ күйінің теңдеуі немесе Менделеев-Клайперон теңдеуі[

Газдың қандай күйде тұрғанын білу үшін оның термодинамикалық параметрлерін, яғни қысымды, температураны, көлемді білу қажет. Термопараметрлердің біреуінің өзгерісі оның басқа параметрлерінің өзгеруіне әкеп соғады. Бұл параметрлерді байланыстыратын теңдеу газ күйінің теңдеуі деп аталады. Осы теңдеуді молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі теңдеуін пайдалана отырып, шығарып көрейік. Бізге p = nkТ екені белгілі. Газ молекулаларының концентрациясын n = N/V ескеріп, p = NkT/ V аламыз. Осыдан pV = NkT шығады. Газ молекулаларының санын газдың зат мөлшері арқылы табамыз: N = {\displaystyle \,\nu }N_A = mN_A / M . Осыны ескерсек,

{\displaystyle {{p}{V}}={\frac {m}{M}}{{N_{A}}{k}{T}}}Екі тұрақты санның - Авагадро санының және Больцман тұрақтысының көбейтіндісіне тең шаманың өзі де тұрақты шама. Оны универсал газ тұрақтысы деп атайды:

{\displaystyle {R}={\frac {k}{N_{A}}}}

3 сурак

Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шекірттері Г. Гейгер және Э . Марсденмен бірге альфа-бөлшектер шоғын өте жұқа алтын фольгадан өткізіп, бірнеше тәжірибелер жасады. Осы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде атомның ядролық, басқаша айтсақ, планетарлық моделі өмірге келді.

Тәжірибенің нәтижесінде альфа-бөлшектердің басым көпшілігі фольгадан өткенде алғашқы бағыттан aуытқымайтыны (φ≈1-2°) анықталды. Бұл нәтиже, негізінен, Томсон моделіне сүйеніп жасалған есептеулермен дәл келді. Бірақ, альфа- бөлшектердің мардымсыз аз бөлігі 90°-тан артық бұрышқа ауытқитыны, яғни олар фольгаға соғылып, кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен! Мұны Томсон моделі негізінде түсіндіру тіпті мүмкін болмады.

Тәжірибеде алынған нәтижелерді зерделей отырып Резерфорд өз моделін ұсынды. Ол атомның оң заряды оның ортасында орналасқан радиусы шамамен 10⁻¹⁵ м өте аз көлемге жинақталған деген қорытындыға келді. Бұл орталық бөлшекті Резерфорд ядро деп атады. Атомның массасы түгел дерлік ядрода шоғырланған. Ядроны айнала әр түрлі орбиталармен электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең, R_a≈10⁻¹⁰ м. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын болғандықтан, оны атомның планетарлық моделі деп те атайды. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілік бөлігі "бос" болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100 000 есе кіші. Орбиталардағы электрондардың теріс зарядтарының қосындысы ядроның оң зарядына тең, атом электрлік бейтарап.

Атомның ішіндегі бос кеңістік "өте үлкен". Сондықтан, фольга арқылы өткенде альфа-бөлшектерінің көбі ядродан алыс өтеді де, шашырамайды. Электрондар альфа-бөлшектен 8 мың еседей жеңіл болғандықтан, оның қозғалыс траекториясын өзгерте алмайды. Тек ядроға тікелей қарсы келіп қалған альфа-бөлшектер ғана онымен әсерлесіп, кері ұшады. Мұндай бөлшектер саны ядро радиусының атом радиусына қатынасымен анықталады.

Жоғарыда біз тәжірибеге тек сапалық талдау жүргіздік. Резерфорд сонымен қатар өз моделінің және Томсон моделінің негізшде есептеу жұмыстарын жүргізді, олардың нәтижесі Резерфорд үлгісінің дұрыстығын көрсетті. Бірақ классикалық физика тұрғысынан мұндай атомның орнықты болуы мүмкін емес. Бұдан бұрын айтылғандай, зарядталған бөлшек үдемелі қозғалса, міндетті түрде сәулеленуі (электромагниттік толқындар шығаруы) керек. Бұл сәулеленудің жиілігі электронның ядро маңында айналу жиілігіне тең болуы тиіс. Электрон ядроны айнала дөңгелек орбитамен қозғалса, оның центрге тартқыш үдеуі бар. Олай болса, электрон сәуле шығара отырып, өз энергиясын азайтуы тиіс. Энергияның (орбиталық жылдамдықтың) азаюы электронның ядроға кулон күшінің әсерінен біртіндеп жақындап, ақыры оған құлап түсуіне әкеп соғады. Бұған бар болғаны 10⁻⁸ с-ка тең уақыт кетеді екен және классикалық теория бойынша мұндай атомның сәулелену спектрі тұтас болу керек, ал шын мәнінде атомдық спектрдің сызықтық болатынын алдыңғы тақырыпта айтып кеттік.

Сайып келгенде, бұл жерде классикалық физиканың заңдары жүрмейтін болып шықты. Тіпті жоғарыда әңгіме болған атомның планетарлық моделі, дәл айтқанда ол бар болғаны нағыз атомның механикалық үлгісі екеніне біртіндеп көзіміз жетеді.

Билет37