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