Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza Ewa Tylka WPPT Fizyka Techniczna.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza Ewa Tylka WPPT Fizyka Techniczna."— Zapis prezentacji:

1 Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza Ewa Tylka WPPT Fizyka Techniczna

2 Plan prezentacji: Masa spoczynkowa a masa relatywistyczna Masa spoczynkowa a masa relatywistyczna Energia w przypadku klasycznym i relatywistycznym Energia w przypadku klasycznym i relatywistycznym Doświadczenie Francka – Hertza Doświadczenie Francka – Hertza Wyniki Wyniki Podstmowanie Podstmowanie

3 Masa niezmiennicza ( spoczynkowa ) – wielkość fizyczna charakteryzująca ciało lub układ ciał, która nie zależy od układu odniesienia, a jej wartość jest określona przez energie i pęd zgodnie ze wzorem : Masa niezmiennicza ( spoczynkowa ) – wielkość fizyczna charakteryzująca ciało lub układ ciał, która nie zależy od układu odniesienia, a jej wartość jest określona przez energie i pęd zgodnie ze wzorem : Gdzie : - c – prędkość światła - E – energia ciała - – trójpęd ciała Tak zdefiniowana masa m inv jest skalarem lorentzowskim.

4 Czteroprędkość Czteropęd własny Czas własny

5 Masa zależna od prędkości Masa relatywistyczna – wielkość fizyczna charakteryzująca ciało lub układ ciał określona w danym układu odniesienia, której wartość możemy wyznaczyć ze wzoru : Masa relatywistyczna – wielkość fizyczna charakteryzująca ciało lub układ ciał określona w danym układu odniesienia, której wartość możemy wyznaczyć ze wzoru :

6 Korzystając z zasady zachowania czteropędu dla każdego UI możemy sformułować definicję energii relatywistycznej : Korzystając z zasady zachowania czteropędu dla każdego UI możemy sformułować definicję energii relatywistycznej : energia E swobodnie poruszającego się ciała o czteropędzie energia E swobodnie poruszającego się ciała o czteropędzie p = ( p, p 4 ) jest równa : => Energia przyjmie postać : Z punktu widzenia fizyki klasycznej nieistotna stała W przypadku relatywistycznym v

7 Rozważmy sprężyste zderzenie dwóch atomów o masach: m 1 p, m 2 p i prędkościach: v 1 p, v 2 p przed zderzeniem oraz m 1 k, m 2 k i v 1 k, v 2 k po zderzeniu : Jeżeli zderzenie nieralywistyczne : Stąd : Zgodnie z założeniami fizyki klsycznej :

8 Niech teraz te same atomy zderzą się nierelatywistycznie i niesprężyście : Wówczas Niech A ponieważ całkowita relatywistyczna energia E jest zachowana to : Bardzo mała wielkość

9 Doświadczenie Francka - Hertza W 1914 r James Franck i Gustaw Hertz przeprowadzili doświadczenie z parami rtęci : W 1914 r James Franck i Gustaw Hertz przeprowadzili doświadczenie z parami rtęci : atom rtęci Hg E p = -10,42eVE 1 = -5,54eV Δ T Hg = - 4,88 eV W 1925 roku obaj naukowcy otrzymali nagrodę Nobla. m e p = m e k

10 Image courtesy of Kansas State University

11 m Hg - masa wyjściowa atomu rtęci Δ T Hg = - 4,88 eV

12 Defekt masy Deficyt masy - różnica Δm między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, Δ E : gdzie: gdzie: - nuklid zawierający N neutronów i Z protonów (N + Z = A) m p = 1, masa protonu m n = 1, masa neutronu m E - masa jądra nuklidu c = 3·10 8 m/s - prędkość światła w próżni jednostce masy atomowej (1 u = 1, (13)· kg) odpowiada energia 931 MeV.

13 Energia uwalniana w typowych rakcjiach chemicznych : H 2 + H 2 + O 2 H 2 O + H 2 O Energia uwalniana w rakcjiach jądrowych : n U 90 Kr Ba + n + n + n E K – E P 200 MeV ( M P – M K ) / M 0,001 E K – E P 5 eV

14 Energia a masa spoczynkowa Korzystając ze wzoru na energie : oraz warunku, że czteropęd jest czterowektorem : i odnosząc to do relatywistycznej definicji energii możemy stwierdzić, że również nieporuszające się ciało γ = 1 ma pewną energię :

15 Energia spoczynkowa a energia kinetyczna Energia kinetyczna :

16 fuzja jądrowa fuzja jądrowa rozszczepienie jądra atomowego rozszczepienie jądra atomowego w różnicy pomiędzy masą jądra atomowego a sumą mas nukleonów wchodzących w jego skład (energia wiązania jądra atomowego) w różnicy pomiędzy masą jądra atomowego a sumą mas nukleonów wchodzących w jego skład (energia wiązania jądra atomowego)

17 Wszystkie procesy fizyczne oddające energię tracą masę np.: synteza jądrowa - źródło energii gwiazd synteza jądrowa - źródło energii gwiazd rozszczepienie jąder atomowych - źródło energii w elektrowniach atomowych i bombach atomowych rozszczepienie jąder atomowych - źródło energii w elektrowniach atomowych i bombach atomowych rozpady promieniotwórcze - jedno ze źródeł energii ogrzewającej ziemię (od wewnątrz) rozpady promieniotwórcze - jedno ze źródeł energii ogrzewającej ziemię (od wewnątrz) kreacja par - źródło materii we wszechświecie kreacja par - źródło materii we wszechświecie anihilacja anihilacja promieniowanie elektromagnetyczne (cieplne i widzialne) Słońca. promieniowanie elektromagnetyczne (cieplne i widzialne) Słońca. Słońce oddając energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego traci masę w tempie: m = L/c² = 4x10 9 kg/s. Słońce oddając energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego traci masę w tempie: m = L/c² = 4x10 9 kg/s.

18 Literatura Tajlor J.F., Mechanika klasyczna, t.2 Tajlor J.F., Mechanika klasyczna, t.2 hertz.html hertz.html ml ml =AtomicNuclear_FranckHertzExperiment.xml =AtomicNuclear_FranckHertzExperiment.xml


Pobierz ppt "Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza Ewa Tylka WPPT Fizyka Techniczna."

Podobne prezentacje


Reklamy Google