Fizyka 1 Wróbel Wojciech

Transkrypt

1 w poprzednim odcinku 1

2 Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy 2

3 Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy Plazma 3

4 Ciało stałe ustalony kształt i objętość uporządkowanie dalekiego zasięgu oddziaływania harmoniczne 4

5 Ciało stałe ustalony kształt i objętość uporządkowanie dalekiego zasięgu oddziaływania harmoniczne Metale półprzewodniki Minerały Ceramiki Szkła ceramiczne Materiały organiczne (drewno) Polimery Materiały kompozytowe Nano materiały Bio materiały WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE mechaniczne termiczne Elektryczne Optyczne Elektro-mechaniczne Opto-elektroniczne 5

6 Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna 6

7 Gazy Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna Płyny Gazy - cząsteczki poruszają się swobodnie - oddziaływanie jedynie w wyniku zderzeń - duża ściśliwość 7

8 Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna Gazy - cząsteczki poruszają się swobodnie - oddziaływanie jedynie w wyniku zderzeń - duża ściśliwość Płyny Siła styczna do powierzchni płynu (naprężenie ścinające) powoduje odkształcenie (płynięcie) 8

9 Szkła Przechłodzona ciecz, w której ruchy uległy zamrożeniu Tzw. przejście szkliste: czas potrzebny na zmianę konfiguracji cząsteczek (czas relaksacji) jest rzędu minut lub dłuższy T g szkła używanego w oknach katedr wynosi ok. 600 C, a czas relaksacji sięga lat. 9

10 Tworzywa sztuczne Spandex: sieciowanie pomiędzy łańcuchami umożliwia pamięć kształtu Rozciąganie elastomeru polega na wzajemnej rekonfiguracji łańcuchów jest procesem termodynamicznym. 10

11 Plazma Zjonizowana materia (ogrzewanie gazu lub pod wpływem silnego pola elektrycznego) Cząstki naładowane ale całość obojętna Dobrze przewodzi prąd Podobnie jak gaz nie ma kształtu (pojemnik) 11

12 Plazma Nie ma wiązań ale są oddziaływania, nie ogranicza się do najbliższych sąsiadów, każda z naładowanych cząstek oddziałuje z wieloma innymi cząstkami np. poruszające się ładunki wytarzają prąd a ten pole magnetyczne, które wpływa na inne składniki plazmy 12

13 Plazma Najbardziej powszechna forma materii!!! Gwiazdy (światło widzialne), przestrzeń międzygalaktyczna (X-ray) Przewodność elektryczna Rozkład prędkości gazy Niska: powietrze jest świetnym izolatorem zamienia się w plazmę dopiero przy polu elektrycznym rzędu 30 kv/cm - wyładowania Wszystkie cząstki zachowują się w taki sam sposób pod wpływem zderzeń oraz pola grawitacyjnego Maxwella prędkości się zmieniają, ale średnio niewiele cząstek ma prędkości duże i również niewiele ma prędkości małe Wysoka plazma Należy rozróżnić elektrony, jony, protony i neutrony - każdy ma inny ładunek elektryczny i pod wieloma względami będzie się inaczej zachowywać (np. Inna temperatura, prędkości) Często nie-maxwellowski zewnętrzne oddziaływanie może prowadzić np. do wyjątkowo licznej populacji wyjątkowo szybkich cząstek Oddziaływania Dwucząsteczkowe zderzenia cząsteczek Grupowe każda z cząstek oddziałuje z wieloma innymi 13

14 Przejścia między stanami Wielkości makroskopowe charakteryzujące stan ciała: - Objętość - Temperatura - Ciśnienie Sublimacja Resublimacja Diagram fazowy Parowanie / Skraplanie 14

15 HYDROSTATYKA 15

16 Masa gęstość Ciała stałe Płyny masa, siła gęstość, ciśnienie m V w kg/m³ Gwiazda neutronowa Platyna Złoto Ołów Aluminium Woda Rtęć Powietrze

17 Ciśnienie płynu Ciśnienie definiujemy jako stosunek siły wywieranej na daną powierzchnię do wielkości tej powierzchni A p p df da F A Pa = N/m 2 17

18 Ciśnienie płynu p p F A df da 18

19 Ciśnienie płynu p F A Pa = N/m 2 p p0 ρgh Ciśnienie zależy wyłącznie od głębokości pod powierzchnią płynu 19

20 Ciśnienie płynu p F A Pa = N/m 2 p p0 ρgh Ciśnienie zależy wyłącznie od głębokości pod powierzchnią płynu F wypadkowa F1 F 2 Fg p1s p2s plynugh

21 Ciśnienie płynu Pa = N/m p p gh 2 0 F P S 21

22 Barometr cieczowy Doświadczenie Torricellego p gh mm słupa rtęci atmosfera fizyczna, atm 1, Pa 22

23 Barometr cieczowy 23

24 Ciśnienie płynu Przystanek dekompresyjny Wieże ciśnień i studnie artezyjskie Batyskaf Trieste 24

25 Prawo Pascala W zamkniętej objętości nieściśliwego płynu zmiana ciśnienia jest przenoszona bez zmiany wartości do każdego miejsca w płynie i do ścian zbiornika. Ciśnienie w cieczy rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo. p p0 ρgh 25

26 Prawo Pascala W zamkniętej objętości nieściśliwego płynu zmiana ciśnienia jest przenoszona bez zmiany wartości do każdego miejsca w płynie i do ścian zbiornika. Ciśnienie w cieczy rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo. 26

27 Amortyzatory hydropneumatyczne Zawieszenie hydropneumatyczne - Citroën Zalety: - Komfort jazdy - Regulacja wysokości zawieszenia - Wszystkie opony dobrze przylegają do jezdni - Łatwe sterowanie elektroniczne zawieszeniem - Kompaktowe, sprawdzają się w samochodach ciężarowych 27

28 Prasa hydrauliczna F F wyj wej S S wyj wej 28