Bevezetés a fizikába 2
Coulomb-törvény
A két ponttöltés közötti elektrosztatikus erő nagysága arányos a két töltés nagyságának szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolsággal.
fotoeffektus
a fémből elektronok lépnek ki fény hatására
mitől függ a lencse fókiusztávolsága?
a határoló gömbfelszínek sugarától, ill. az anyag közeghez képest viszonyított törésmutatójától
Huygens-Fresnel elv
a hullámtér minden pontja elemi körhullámok kiindulópontja, a látott kép pedig ezek interferenciája
termodinamika 2.főtétele
a hőátadás iránya mindig a magasabb hőmérsékletűtől megy az alacsonyabb hőmérsékletű felé. minden valós rendszer hatásfoka kisebb 1-nél, azaz a hőenergiát nem lehet maximálisan munkavégzésre fordítani. Zárt rendszer entrópiája nem csökken.
ekvipartíció tétele
a kinetikus gázelmélet értelmében, minden szabadsági fokra, szigorúbban értelmezve a részecske mozgását leírva minden másodfokú kifejezést tartalmazó tagra 1/2 kT energia jut
két hullám közti fáziskülönbség
a két hullám által megtett út fáziskülönbsége
kör alakú vezető mágneses tere mekkora?
a kör vezető minden egyes kis szakasza távolságra van a középponttól, így mindegyik szakasz mágneses tere. ezt integrálva. az előtti tényezők mind állandók az összes szakaszra, így ehelyett a kör kerületét írhatjuk be.
mi okozza a nyomást molekuláris szinten?
a molekulák/atomok ütközése során impulzusváltozás történik, amely az erőt adja meg, a nyomás pedig az adott felületre ható erő.
a tekercs mágneses tér mekkora?
a mágneses tér az erre az esetre alkalmazott Ampére-tv-t kihasználva adódik
ampére-tv.
a mágneses tér körkörösen körbeöleli az őt létrehozó áramot
miért fehér a nap?
a nap a felszíni hőmérséklete alapján fehér sugárzást bocsát ki 6000K
hogy változik a víz forráspontja a nyomással?
a nyomás növekedésével nő
hogy változik a jég olvadáspontja a nyomással?
a nyomás növelésével csökken
termodinamika 1. főtétele
a rendszer energiájának változását a vele közölt hő és a rajta végzett munka fedezi-energia megmarad E=Q+W
radioaktivitás
a részecske hullámfüggvénye úgy változik időben, hogy a hullám amplitúdója időben csökken az instabil viselkedés megszünésére van a radioaktivitás
ideális gázok belső energiája
a részecskék rendezetlen mozgásából származó mozgási energiák összege
maghasadás
a széthasított atommagnál könnyebb atommagok jönnek létre(neutronnal való bombázás)
kapacitás
a síklap Q töltését figyelembe véve U=Q/(e0Ad)-> kapacitás jele:C=Q/U=e0Ad C/V=F(farad)
speciális relativitáselmélet alapvető feltevése
a tér és az idő nem abszolút-téridő fogalma
térerősség és potenciál közötti kapcsolat
a térerősség az elektromos potenciál grádiense. a térerősség a potenciál legnagyobb csökkenésének irányába mutat, a töltések maguktól ebbe az irányba mozdulnak el
zárt felület fluxusa
a zárt felület fluxusa mindig 0
reverzibilis körfolyamatok
akkor jön létre, ha a környezet maradandó megváltozása nélkül tér vissza a gáz kiindulási állapotába.
miért forgatja a mágneses tér az atomokat?
atomok spinje miatt, minden spinnel rendelkező atom kis dipólusként képzelhető el
mi okozza az anyagok mágneses viselkedését?
atomok spinje, azaz egyfajta forgása
termodinamika 3.főtétele
az abszolút nulla fokot nem lehet elérni véges számú termodinamikai lépésben. ha T>0, akkor S nullához tart, azaz elérjük a tökéletes rendezettséget.
általános relativitáselmélet
az anyag egyfajta görbült teret hoz létre, a mozgást görbült téren kell elképzelni. a téridő görbülete a benne elhelyezett tömeggel nő, a görbület hat aztán a mozgó testekre
töltések hiányában milyen elektromos és mágneses tér lehetséges?
az anyagban pozitív és negatív töltéssúlypont alakul ki. poláros és nem poláros dielektrumok jönnek létre
rendszám és tömegszám
az atommagokat nem csak prtonok, hanem neutronok is alkoják
hőmérsékleti sugárzás
az atomok és molekulák rezgése elektromágneses teret hoz létre, mely energiát sugároz ki. 1000K-vörösizzás, egyre több kék, 6000K körül fehér
erővonalak
az elektromos teret szemléltetjük velük, mindig a térerősség irányába mutatnak, sűrűségük a térerősség nagyságát jelzik. pozitívtól-negatívig
elektronok az atommag körül
az elektron pályájának kerülete a hullámhosszának egész számú többszöröselehet csak
Rutherford modell
az elektronokat a mag elektromos vonzereje tartja maga körül
urándúsítás
az uránnak legalább85%-nyi u235 és U238 aránya
miért nem robbanhat fel a vízmoderált atomreaktor?
ha a reaktor túltermel , akkor a víz a plusszhő hatására elforr, a neutronok nem lassulnak le, így nem okoznak hasadást, ezért leáll a reaktor
önindukció
ha egy tekercsen megváltozik az áramerősség, megváltozik a mágneses fluxus is, Ha változik a fluxus, az áramot fog indukálni a tekercsben.
elektromos feszültség
ha egy töltés adott U feszültségkülönbségen halad át, akkor Qu energiára tesz szert, V=J/C
termodinamika 0. főtétele
ha két rendszer egyensúlyban van egy harmadikkal, akkor egymással is egyensúlyban vannak
lenz-tv.
ha mágneses térben egy vezetőnek relatív elmozdulása van, és az erővonalaknak van a vezető elmozdulásának irányára merőleges összetevője, a vezetőben feszültség indukálódik
molekulák/atomok nyelvén mi okozza a hőérzetet?
hő mozgási energia, a hőmérséklet az atomok/molekulák átlagos energiájától függ, mozgása pedig a szabadsági fokoktól
miért görbülnek meg nyáron sínek?
hőtágulási jelenség, nyúlnak,de nincs hely ezért görbülnek
mitől függ a hővezetéssel átadott hőmennyisség
hővezetési együttható λ W/Km
miért változik a felsővezetékek feszessége az évek során?
hőváltozás hatására változik a vezeték feszessége
mire szolgálnak a dilatációs rések hidakon?
hőváltozás miatt az anyag összemegy, illetve kitágul, ezt a mozgást biztosítja
hőátadás három formája
hőáramlás(konvekció) hővezetés(kondukció) sugárzás(radiáció)
miben mások a Van der Waals gázok mint az ideális gázok?
ideális gázok nem léteznek, ehhez csak a permanens gázok közelítenek. a reális gázokra a gáztörvények csak módosítással alkalmazhatók. eltérés okai: a reális gázok molekulái között fellépő kölcsönhatások, a molekulák véges kiterjedése
felezési idő
időtartam ami alatt az adott anyag mennyisége pont a felére csökken
pontszerű forrásból jövő elektromágneses sugárzása
intenzitása frekvenciától függően nő
állapotváltozások
izobár- p=áll W=-pV izochor- V=áll E=Q izoterm- T=áll Q=TS E=0 adiabatikus- S=áll E=W Q=0
gázok fajhője izochor és izobár változás estén nagyobb?
izochor Cv=12; 5J/(mol K) izobár Cp=21J/(mol K)
jól és rosszul szigetelő anyagok
jól:levegő, üreges anyagok, jég, gázok, vákuum rosszul:fémek, szilárd testek, kő, habarcs
milyen anyagoknak kicsi/nagy a hőátadási együtthatója?
kicsi: víz 4fok körül, fémek nagy: szobahőm. higany, alkohol
mikor olthatja ki, vagy erősítheti egymást két hullám
kioltás: d sin(alfa)=n*lambda+lambda/2 erősítés: d sin(alfa)=n*lambda
hogyan változik az anyagok mérete a hőmérséklettel
kis hőm. vált. esetén a deltaL hosszváltozás arányos a deltaT höm. vált.-al
milyen fényre van szükség a kétrés kísérlethez?
koherens(fix fázisú) és monokromaatikus(fix hullámhosszú)
Carnot-körfolyamat különlegessége
két adiabatikus és két izoterm folyamat alkot, a 100%os hatásfok, csak egy 0 fokos közeggel lenne elérhető.
kondenzátor
két ellentétes töltésű lap között a térerősség ennek kétszerese E7σ/e0=Q/(Ae0)
interferencia
két különböző forrású koherens hullám találkozik, ilyenkor létrejönnek olyan pontok, ahol a hullámok maximálisan erősítik, illetve gyengítik egymást
fajlagos ellenállás
rezisztivitás p=E/J (elektromos térerősség/elektromos áramsűrűség) hőmérsékletfüggő (pl: alumínium: 0,026μΩm, arany:0,0204μΩm, ezüst: 0,016μΩm)
miért hűt rosszabbul a jeges hűtőgép
rossz hővezető(jó szigetelő)
hogyan számíthatjuk ki a két kondenzátor kapacitásának összegét a két kül. kapcsolásban?
soros: 1/C=1/C1+1/C2 párhuzamos:C=C1+C2
hol jelenik meg a hőáramlás a mindennapi életben
tengeráramlatok, szelek, fűtés
miért nehéz fúziós erőművet építeni?
több millió fokra van szükség
töltött vezető testen belül mekkora az elektromos erőtér?hol helyezkednek el a töltések?
töltött, tömör vezető test esetén a testen belül mindenhol E=0, mivel különben a belül lévő szabad elektronok mozognának. a gauss-tv. miatt az elképzelt felületen belül nem lehetnek töltések.
mekkora az elektromágneses hullámok terjedési sebessége?
v=3*10 8-on m/s
mitől függ az ablakon át elveszett hő mennyissége
vastagság+hővezetési együttható= λ/d=U
elektromos térerősség
vektor, az erő irányába mutat E=F/q
látható fény hullámhossz-tartománya
400nm-800nm
fosszilis tüzelőanyagok energiatartalma
50MJ/kg
kritikus pont
647K 221bar e felett csak folytonos átmenet van( vaj olvadása)
soros és párhuzamos kapcsolásban ellenállás összegének számítása
párhuzamos: 1/R=1/R1+1/R2 soros: R=R1+R2
milyen elektromos teret kel a q ponttöltés?
q töltés elektromos teret kelt, melynek nagysága r távolságban E=kQ/r2
entrópia
rendezetlenséget ír le. Csak munkával lehet csökkenteni. S=k.ln.w J/K egy rendszer mikro- és makroállapotain keresztül értelmezhető. mikro- rendszer tökéletes leírása, makró- globális állapotot mutat.
ellenállás
rezisztencia R, az áram folyását gátolja, és az I2*R villamos teljesítményt hővé alakítja. egyenáramú ellenállás azért keletkezik, mert a töltést hordozó részecskék ütköznek az adott anyag atomjaival, mértékegysége ohm Ω
tetszőleges tér és felület estén hogyan számítjuk a fluxust?
fí=integrál(zárt) EdA
két probléma a Rutherford modellel
-a keringő elektronok nem csak elektromos, hanem mágneses teret is létrehoznának, így elektromágneses sugárzás alkulna ki, minek hatására elvesztenék energiájukat és az atommagba zuhannának -ha tetszőleges pályán mozognának, nem valósulna meg, hogy egy elektromágneses sugárzást az atom elnyelné, majd visszasugározná
Bohr-axiómák
-az elektron az atommag körül mozog a mechanika törvényei szerint -megengedett sugarú pályákon keringenek -az elektron átugrik egyik állapotból a másikba, és az atom elektromágneses hullámokat bocsát ki -az energiaszintek az impulzusmomentum diszkrét értékeitől függenek
lencsék két nevezetes sugármenete
-optikai tengellyel párhuzamos fénysugár -a gyújtóponton át belső fénysugár
fajhő=1000J/kg/K
1 kg levegő egy fokkal való felmelegítéséhez kb 1kJ energiára van szükség
mennyi egy tipikus hőtágulási együttható
10 -6on 1/fok, azaz 1/(1 millió K)
röntgensugárzás hullámhossz -tartománya
10nm-10pm
elektromos hálozat sugárzásának hullámhossza
1mm-1000km
szem fókusztávolsága
20,5cm változhat, ha az izmok megnyújtják a lencsét
hármaspont
273K 6mbar mindhárom fázis egyensúlyban van egymással
látható fény frekvenciája
350-750THz
mágnese térerősségek
föld mágneses tere: 30μT tipikus hűtőmágnes: mT hangszóró:1T orvosi MRI készülékek:néhány tesla
mágnese tér mértékegysége
B T tesla
hosszú egyenes vezeték elektromos tere mekkora?
B=(μ0*I)/(2pí*r)
állapotegyenletből következő gáztörvények
Charles-tv. hőtágulás Boyle-Mariotte-tv. tágulás (nyomáscsökkenés) Gay-Lussac-tv. hűlés (nyomáscsökkenés)
ideális gázok mólhője
Cv=mcv
két töltött síklap közötti erőtér illetve feszültség?
E=σ/0 U=σ/E0d
mekkora erő hat két 1mm-re lévő elektron között?
F=9*10 9-en Nm2/C2*1*1/(10 -3-on)2=9*10 15-en N
min mekkora töltése lehet egy anyagdarabnak/részecskének?
F=k*q1*q2/r2, ahol k=9*10 9-en Nm2/C2(Coulomb áll.) két 1C töltés egymástól 1 méter távolságú töltés közötti erő 9*10 9-en N
melyik atommag van energetikai szempontból a legoptimálisabb állapotban-,
Fe56 stabilitási pont, ennél nehezebb -hasad, ennél könnyebb fúziós köcsönhatásba lép
Maxwell-egyenletek
Gauss elektromos, illetve mágneses törvénye, Faraday, Ampére
mekkora erő hat áramjárta vezetőkre?
Lorentz erő hat, minden töltésre egyforma erő hat, amennyi töltés van ebben a vezető szakaszban
hogyan hat a mágneses tér mozgó töltésekre?
Lorentz erő:az erő akkor maximális, ha a sebesség merőleges a mágneses térre, nagysága egyébként egy sin(alfa)faktorral csökken ekkor. ha párhuzamos a sebesség és a mágneses tér akkor az erő nulla. az erő mindig merőleges a sebességre
relativitáselmélet bizonyítékai
Merkúr pályája 100 év alatt 574 szögmásodpercet elfordul, ebből 43 nem magyarázható meg newtoni mechanikával
kritikus tömeg
ha a hasadásban keletkező neutronok közül átlagosan hasadásonként egynél több okoz további hasadást, beindul a láncreakvió:az ehhez szükséges tömeg
nagy síklap elektromos tere mekkora?
Q=Aσ két ellentétes töltésű lap között a térerősség ennek kétszerese, E=σ/0=Q/(A0)
anyag hőmérséklete mennyivel nő meg Q hő hatására?
Q=cmΔT
hősugárzás alaptörvénye
Stefan-Boltzman törvény: A flületű, T hőmérsékletű tárgy által t idő alatt kisugárzott hőenergia mennyissége: ahol σ a Stefan-Boltzmann állandó
mi bizonyította az atommag létét?
Thomson-katódsugarak-elektron Rutherford-alfabomlásból származó részecskék-proton
elektromos áram által leadott teljesítmény
Ufeszültség hatására egy R ellenálláson I áram folyik akkor: P=UI=I2R=U2/R
kétrés kísérlet
bizonyíték a fény hullámtermészetére
fajhő
c arányossági tényező J/(kgK) ΔT hőmérsékletváltozáshoz szükséges hő
kapcsolat hullámhossz és frekvencia között
c=f*lambda
hőmérsékleti skálák
celsius, fahrenheit, kelvin
hogyan adhatjuk meg az entrópiaváltozást állandó hőm. rendszerben?
dS=dQ=T
mekkora egy foton energiája?
e=h*f
fluxus
egy adott A felületen átáramló anyag vagy energia mennyiségét jelenti vagy egy erőtérnek a felületén való áthaladását jellemzi, adott felületre vonatkoztatva definiáljuk, konstans térerősség és sík felület esetén, fí=E*A
Kirchhoff-tv.-ek
egy csomópontban a be és kifutó áramok összege nulla ha végigkövetjük egy zárt vonal(hurok) mentén a feszültség változását akkor9sszeségében nullát kapunk
hogyan adhatjuk meg az entrópiát a valószínűségi képben?
egy dobozban fej állású érmék, amiket összerázunk. ez a folyamat irreverzibilis, az entrópia nő, ahogy a rendezetlenség is. Rendet tehetünk a dobozban, viszont akkor már nem tekinthető zárt rendszernek.
Faraday féle indukciós tv.
egy hurokban indukálodó feszültség egyenlő a hurok fluxusának idő szerinti deriváltjával
iintenzitás
egységnyi felületen áthaladó anyag vagy energia
faraday-kalitka
elektromos térbe helyezett üreges vezető test-az üregben nem lehet elektromos tér sehol(vasbeton falban nincs térerő)
elektronvolt mértékegység
energia amely az elektron 1V potenciálkülönbség hatására nyer eV
mekkora az elektronok klötési energiája?
energia mennyisége, ami ahhoz szükséges, hogy kiszbadítsuk az elektront az atombeli pályáról
mi tartja össze az atommagot?
erős kölcsönhatás-közelhatás
csúcs-hatás
ez adja a villámhárító működésének alapját:a csúcs nagy elektromos tere ionizálja a levegőmolekulákat, így vezetővé válik a levegő, és a csúcs elvezeti a feszültséget
ekvipotenciális felület
ezeken U=állandó, ez a gravitációs analógiában tulajdonképpen a térkép szintvonalainak felel meg. az ekvipotenciális felületek nem érintkezhetnek. ezekkel a faraday kalitkára vonatkozó állítás könnyen bizonyítható
az E elektromos tér mekkora erővel hat egy q töltésre?
f=Eq mértékben
változó mágneses tér mit okoz?
feszültséget hoz létre(transzformátor így működik)
elemi töltés
fizikai álllandó, megegyezik azzal, hogy a proton pozitív és az elketron negatív töltésű
transzformátor
két tekercs tud egymásra hatni: a egyikben folyó váltakozó áram váltakozó mágneses teret hoz létre, ez pedig a másikban feszültséget indukál, azaz ebben is áram fog folyni
hány szabadsági foka van egy molekulának?
kétatomos molekula: 3 mozgási, 2 forgási bonyolultabb molekula: 3 mozgási, 3 forgási
magfúzió
könnyebb atommagok nehezebb atommaggá-magfúzió reaktortartályban végezhető el
részecske hullámhossza
lambda=h/p
carnot -körfolyamat termodinamikai hatásfoka
legnagyobb hatásfokú folyamat, de még így sem éri el a 100%-ot
miért nem fagy be a tavak alja?
legsűrűbb víz leszáll a tó aljára, amit a felette lévő jégréteg szigetel
mi a moderátor?
lelassítják a neuronokat, és így szinte mindegyik hasadást tud okozni. a neutronok lassítását végző anyag
Gauss-tv.
leírja az elektromos térerősség és az elektromos töltéssűrűség közötti kapcsolatot fí(zárt)=integrál(zárt)EdA=Q(bent)/e0
mi a különbség lineáris és térfogati hőtágulás között?
lineáris: tárgyak hosszának változása térfogati: tárgyak többdimenziós változása
ha a fociőálya azt atom megkorra az atommag?
meggymag
molekula szabadsági fokai
megmutatja, hogy aa molekula hány irányba képes mozogni
mikrohullámú eszközök
mikró, router, radar, Bluetooth, WLAN
potenciális energia
minden r ponthoz hozzárendelhető egy V(r) potenciális energia
antirészecske
minden részecskének lehet anti-párja, ha egy részecske találkozik az anti-párjával akkor azok megsemmisülnek és energiává alakulnak
hogyan működnek a csillagok?
mint egy fúziós reaktor. hidrogénatomokból héliumatomokat állít élő, hogy energiához jusson
mi bizonyítja hogy a részecskék is viselkedhetnek hullámként?
mivel hullámhossza és frekvenciája viselkedhet
mi hozhatja létre a mágneses teret?
mozgó elektromos töltés vagy az elektromos mező változása
mi hozhat létre mágneses teret?
mozgó elektromos töltések hozzák létre
Compton-effektus
nagy energiájú elektromágneses ugárzás és anyag kölcsönhatásba lépnek
biot-savart törvény
nem infinitezimális vezető szakaszra integrálással kapjuk meg ennek mágneses terét
fázisátmenetek
olvadás, párolgás, szublimáció, kondenzáció, fagyás
foton impulzusa
p=e/c=h*f/c=h/labda
ideális gázok állapotegyenlete
pV=nRT
hogy változik a permeabilitás és permeittivitás az anyagban?
permeabilitás: 3 csoport-ferromágneses anyagoknál 1nél lényegesen nagyobb, paramágnesesnél 1nél kicsit nagyobb, diamágnesesnél 1nél kisebb permittivitás:tökéletes vezetőnél végtelen, tökéletes szigetelőnél 0
atommagok kötési energiája
potenciális energiaa kötési energia reciproka
elektromos áram
potenciálkülönbség hatására elketromos tér alakul ki, amely a szabad töltéseket elmozdítja. vezető anyagra feszültséget kapcsolva a jelen lévő szabad töltések vándorolni kezdenek
zárt felületre vonatkoztatott fllxus
zárt felületen nincs töltés, ezért a fluxus nulla
látens hő
átalakuláshoz szükséges hőmennyisség L
vákuum mágnesses permeabilitása
μ0=4pí10 -7-en Tm/A