Что усвоили?

16-го прошло второе занятие. Как и ожидалось, с задачами то ли справились, то ли не справились, но каждый выдал рефлексию с пожеланием разобраться вместе. Так и поступили: примерно часа полтора ушло на разбор задач и, главное, подходов к ним. Но анализ "на пальцах" давали уверенно - именно это и есть физика.

Когда сказали, что все дальше ясно, перешли к электричеству. Успели обсудить, что это, как проявляется, как объясняются некоторые явления. При этом слегка вышли за рамки материала 8-го класса.

В пятницу ожидается сдача и лабораторок, и контрольной работы - там и поглядим, "какой такой Сухов?"

Напутствие – обратить внимание в задачах на единицы измерений: не забывать граммы перевести в килограммы, километры – в метры ... в единицы системы СИ. В противном случае, числа получатся неправильные.

Душевно о теплоте

1. Естествознание – стремление познать мир, выявить закономерности. Важнейшие закономерности – законы сохранения: массы, заряда, импульса, энергии

2. Энергия – одно из важнейших понятий, природа которого неизвестна, но которое является ключевым для всех современных научных моделей.

   Механическая энергия тела определяется взаимодействием с другими телами:

   • E_п– потенциальная энергия – определяется возможностью внешних сил совершить работу
   • E_к– кинетическая энергия – определяется возможностью самого тела совершить работу за счет движения
   • Механическая работа A, выполняемая силой F, связана с перемещением тела на расстояние S:
     A = F * S

3. Тепловая энергия определяется кинетической энергией составляющих тело элементов – молекул. Например, при попадании пули в закрепленное тело вся ее кинетическая энергия переходит в тепловую – и пуля, и тело, в котором она застряла, нагреваются.

   Температура – индикатор состояния тепловой энергии.

   Испарение – "убегание" самых быстрых частиц – приводит к охлаждению, т.к. средняя энергия оставшихся оказывается ниже

4. Количество теплоты, переданной телу при нагревании или отнятой у него при охлаждении, определяется формулой:

   Q = c * m* (t₂ - t₁)

   c – теплоемкость вещества – определяет то количество теплоты, которое необходимо для нагрева 1 кг вещества на 1 градус. Это свойство используется для накопления тепла. Обычно хороший накопитель тепла является плохим проводником тепла.

5. У каждого вещества есть характерные температуры, при которых изменяется их структура (в зависимости от нагревания/охлаждения):
   • плавление/кристализация;
   • кипение/конденсация.

Количество теплоты, переданной телу или отнятой у него при переходах из одного агрегатного состояния в другое, определяется формулой:

Q = q * m

В зависимости от процесса, q – это удельная теплота плавления или кипения вещества. Важно понимать, что при этих процессах энергия передается, а температура не меняется: энергия используется на изменение связей между молекулами.

Аналогично рассчитывается количество теплоты, выделяющееся при химических реакциях горения. В этом случае, q – удельная теплота сгорания вещества.

6. Одна из природных закономерностей – стремление к выравниванию тепловой энергии. Разновидности теплообмена:
   • теплопередача – характерна для твердых тел (непосредственно)
   • конвекция – характерна для газов и жидкостей (тепловые потоки)
   • излучение – характерно для вакуума (инфракрасное)
7. Влажность – доля молекул воды в воздухе. Зависит от температуры воздуха. Виды влажности:
   • Абсолютная - прямой расчет по определению
   • Относительная - относительно максимально возможной в этих условиях

Реинкарнация-2012

Я думал, что этот блог так и останется памятником моего случайного и аварийного погружения в ведение физики, однако жизнь снова вернула к этой струе. Теперь уже вне гимназии 45, которую я покинул в апреле 2011. Тем не менее, я решил оживить именно этот блог на случай продолжения подобной деятельности.

Теперь я взялся за ведение курса 8-го класса в аналогичном ключе оперативного погружения. Учебная группа крайне нетипичная, обучающаяся по экзотической гуманитарно ориентированной программе. Передо мной поставлена задача за минимальное время подготовить ребят к сдаче контрольных заданий: лабораторных и контрольных работ.

А напоследок я скажу

1. В увлеченной борьбе между стремлениями
   
   • рассказать запланированный материал
     
   • пресечь мышечную моторику языка ряда слушателей
     
   придумал процесс, отсутствующий в реальной природе - вовлечение в активную ядерную реакцию урана-238.
   На самом деле, он в более устойчив, чем могло бы показаться на занятии. Все фокусы с замедлителями справедливы, но для урана-235.
   К счастью, в блоге все изложено верно :)
   
2. На этом теоретический материал 9 класса исчерпан.
   В зачетные задания за 2 триместр не вошло несколько последних тем - они, видимо, будут проверяться в 3 триместре.
   

Удачи при сдаче!

Спички детям не игрушки

1. Влияние облучения
   
   • Доза облучения - количество энергии облучения на единицу массы
     D = E/m
     [Гр]=[Дж/кг]
     1 Грей = 100 Р (рентген)
     Естественный фон - 0,002 Гр/год
     
   • Предельно допустимая доза - 0,05 Гр/год
     
   • Эквивалентная доза H=K * D [Зв] (Зиверт)
     
     • Коэффициент качества - опасность воздействия излучения на живой организм по сравнению с гамма-излучением:
       
       • K_альфа = 20
         
       • K_бн = 10 (быстрые нейтроны)
         
       • K_бета = 1
     
     
   • Коэффициент риска для разных тканей
     
     • легкие - 0,12
     • щитовидная железа - 0,03
   
   
2. Энергия ядерного ядра
   
   • Термоядерный синтез - слияние легких ядер
     H + H = He + n
     
   • Ядерный распад - разложение тяжелых ядер на более легкие
     
     • уран -> торий + радий + радон + полоний + ...
       -> свинец + гелий-4
       
       • уран-235+медленный нейтрон -> распад (быстрый нейтрон)
         
       • уран-238+быстрый нейтрон -> распад (быстрый нейтрон)
         уран-238 - более устойчивый, слабо радиоактивный
     
     
   • Цепная реакция
     
     • При распаде урана выделяется в 2,5 раза больше нейтронов, чем нужно было для активации распада
       
     • Препятствия цепной реакции
       
       • поглощение нейтронов примесями
       • уход нейтронов наружу
       
       
     • замедлитель - вода, тяжелая вода
       
     • Критическая масса
       
       • 50 кг / 9см (без отражателей)
         
       • 0,8 кг / 2 см (отражатели, замедлители, очистка от примесей)
   
   
3. Ядерный реактор
   
   • Преимущества: энергоемкость, экологичность, высокие технологии
     
   • Опасности: выход из под контроля, обслуживание радиоактивного топлива и отходов
   
   
4. Период полураспада - метод определения возраста материала
   

Элементарно, Ватсон

1. Материя =
   
   • Вещество = молекулы
     
     • молекула = атомы
       
     • атом =
       • электроны (-)
       • ядро (+)= нуклоны =
         
         • протоны (+)
         • нейтроны (изотопы)=
           
           • протон (+)
           • электрон (-)
           • антинейтрино
     
     
   • Антивещество (1969 - Серпухов - антигелий)
     
     • атом =
       • позитроны (+)
       • ядро (-) =
         
         • антипротоны (-)
         • антинейтроны
     
     
   • Аннигиляция: электрон + позитрон <-> гамма-квант
   
   
2. Ядерные силы - при расстояниях менее 10^-15 м
   
   • F_ядер. > 100 F _эл.
     
   • дефект масс: масса ядра < сумма масс нуклонов (E=mc²)
   
   
3. Элементарные частицы
   
   • ядерные: адрон = 3 кварка (-1/3 e и +2/3 e)
     
   • неядерные: лептон = электрон + 5 частиц + 6 античастиц
   
   
4. Изучение элементарных частиц
   
   • регистрация (счетчик Гейгера, камера Вильсона, сцинтилляции)
     
   • опыты Резерфорда (в магнитном поле, через фольгу)
     
   • ускорители
   
   
5. Излучения:
   
   • альфа - ядра гелия (легко поглощается бумагой, одеждой, кожей)
     
   • бета - электроны (до 5 м по воздуху; до 2 см в тканях организма; 3-5 см Al)
     
   • гамма - радиоволны-кванты (толстые свинцовые или бетонные стенки)
   
   

ЭМИ-грация

1. Электромагнитная индукция - появление вихревого электрического поля при изменении магнитного
   
2. Основные формулы:
   
   • F=B*I*L - сила, действующая на проводник длиной L с током I в магнитном поле с индукцией B
     [Н]=[Тл*А*м]
     
   • Магнитный поток Ф = B*S_эф
   
   
3. Примеры ЭМИ-товаров:
   
   • реле
     
   • электромоторы
     
   • динамомашины
     
   • трансформаторы
     
   • радиоволновая связь во всех видах