Исследование теории и задач по теме «Тепловые явления»
жүктеу/скачать 1.41 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Температура атомных ядер
- Температура реликтового излучения.
- Температура в астрофизике
| Спиновая температура. Спиновая температура - величина, характеризующая распределение частиц, обладающих спином, по магнитным подуровням, образующимся при расщеплении их уровнен в магнитом поле (Зееман эффект). Спиновая температура может быть не только положительной, но и отрицательной, последней соответствует инверсия населенностей энергетических уровней.
Температура атомных ядер. В 1913 году Н.Бор предложил капельную модель ядра. Для возбуждения ядра необходимо сообщить эту дополнительную энергию ΔE, в результате этого энтропия ядра возрастает на величину , так как увеличение энергии ядра и подвод тепла к ядру - это одно и то же. В последнюю формулу подставим значение ΔS , получим: , т.е. обратная температура равна изменению логарифма плотности уровней с энергией возбуждения. Чем сильнее возбуждение, тем больше плотность уровней и больше температура ядра. Установлено, что температура ядра растет примерно как корень квадратный из энергии возбуждения. Температура ядра показывает, как изменяется плотность уровней с ростом энергии возбуждения. Температура реликтового излучения. Реликтовое излучение - это космическое излучение, имеющее спектр, характерный для абсолютно черного тела при температуре около 3К. Считается, что реликтовое излучение сохранилось с начальных этапов существования Вселенной и равномерно ее заполняет. Экспериментально его существование было подтверждено в 1965 году. По мере расширения Вселенной, космологическое красное смещение вызывало остывание плазмы. В результате дальнейшего остывания излучения за счет красного смещения, его температура сейчас снизилась до 2,725К. Температура в астрофизике будучи важнейшей характеристикой теплового движения, которое пронизывает весь мир, включая Галактику и Метагалактику, является одной из основных характеристик, определяющих физическое состояние небесных объектов. Реальные условия небесных объектов существенно отличаются от термодинамического равновесия, но определение температуры производится при предположениях, что среда находится в термодинамическом равновесии и к ней применимы законы излучения абсолютно черного тела. Изучение температуры черных дыр позволяет познакомиться с новым механизмом теплового движения. Черная дыра ведет себя как тело с температурой, равной абсолютному нулю. Тогда с помощью черной дыры можно полностью превратить тепло в работу. Это будет похоже на вечный двигатель второго рода. Это приводит к заключению, что черная дыра не может иметь температуру Т=0. Если черная дыра имеет температуру, отличную от абсолютного нуля, то она имеет и энтропию. Зная энтропию, можно вычислить и температуру. Но исследования показали, что черная дыра – понятие не в полнее точное. Температура черной дыры растет с уменьшением массы. Доказано, что вблизи черной дыры происходит рождение частиц. Рождение частиц приводит к уменьшению массы, а следовательно, и к повышению температуры. С ростом температуры интенсивность излучения увеличивается, и температура возрастает еще больше. В конце концов дыра должна сгореть совсем за конечное время. В обыденной жизни, в процессе обучения в СОШ, мы пользуемся термометрами, в которых термометрическое тело – жидкость или газ, а термометрическая величина объем и давление. Но в науке и производстве используются и другие способы измерения температуры. При этом используются специфические названия температуры. Некоторые примеры: - Температура – характеристика равновесной системы. Такая система подчиняется распределению частиц по скоростям и энергиям (распределение Максвелла). Это дает способ определения температуры по особенностям распределения частиц по скоростям и энергиям. Определенная таким методом температура называется кинетической. - В системе из разного вида частиц, равновесие вначале устанавливается в подсистемах частиц каждого вида. Например, в плазме различают ионную и электронную температуру. В плазме солнечного ветра – электронная и протонная температура. - Газ можно ионизировать различными способами. Один из способов ударная ионизация при столкновении частиц. При высокой энергии частицы могут при столкновении выбивать друг у друга электроны. В газе всегда есть некоторое количество высокоэнергичных частиц. С повышением температуры количество таких частиц возрастает. При некоторой температуре ионизация газа становится заметной, такая температура называется ионизационной. Она определяется формулой Саха. - Специальные методы разработаны для измерения высоких температур, в том числе удаленных объектов, например, звезд. Температура таких объектов измеряется по их излучению. Законы, используемые для определения температур, установлены для абсолютно черного тела. Излучающие объекты не являются абсолютно черными телами. Поэтому температуры, измеренные разными методами, оказываются различными. Температура, измеренная по интегральному закону Стефана – Больцмана, называется эффективной (радиационной). - Температура абсолютно черного тела, у которого относительное распределение энергии в некотором участке спектра такое же, как и у данного тела, называется цветовой температурой. Цветовой называют также температуру, определенную по закону смещения Вина. - Температура такого абсолютно черного тела, каждая единица поверхности, которой в некоторой длине волны излучает такой же поток энергии, как и данное тело, называют яркостной. Она определяется формулой Планка. жүктеу/скачать 1.41 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|