Относительная влажность воздуха

Для опи­са­ния та­ко­го вос­при­я­тия вве­де­на такая ве­ли­чи­на как от­но­си­тель­ная влаж­ность.

Опре­де­ле­ние. От­но­си­тель­ная влаж­ность воз­ду­ха – ве­ли­чи­на, по­ка­зы­ва­ю­щая, на­сколь­ко далек пар от на­сы­ще­ния.

Т. е. ве­ли­чи­на от­но­си­тель­ной влаж­но­сти, про­сты­ми сло­ва­ми, по­ка­зы­ва­ет сле­ду­ю­щее: если пар далек от на­сы­ще­ния, то влаж­ность низ­кая, если бли­зок – вы­со­кая.

Обо­зна­че­ние от­но­си­тель­ной влаж­но­сти: .

Еди­ни­цы из­ме­ре­ния от­но­си­тель­ной влаж­но­сти: %.

Фор­му­ла вы­чис­ле­ния от­но­си­тель­ной влаж­но­сти:

Обо­зна­че­ния:

плот­ность во­дя­но­го пара (аб­со­лют­ная влаж­ность), (в СИ) или ;

плот­ность на­сы­щен­но­го во­дя­но­го пара при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре, (в СИ) или

53.

Амо́рфные вещества́ (тела́) (от др.-греч. ἀ «не-» + μορφή «вид, форма») — конденсированное состояние веществ, атомная структура которых имеет ближний порядоки не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и, (если не были под сильнейшим анизотропным воздействием — сжатием или электрическим полем, например) обладают изотропиейсвойств, то есть не обнаруживают различия свойств в разных направлениях. Аморфные вещества не имеют определённой точки плавления: при повышении температуры стабильно-аморфные вещества постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (T_g) переходят в жидкое состояние. Вещества, обычно имеющие (поли-)кристаллическую структуру, но сильно переохлаждённые при затвердевании, могут затвердевать в аморфном состоянии, которое при последующем нагреве или с течением времени кристаллизуется (в твёрдом состоянии с небольшим выделением тепла).

Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания) жидкого расплава, или при конденсации паров на охлаждённую заметно ниже температуры плавления поверхность-подложку. Соотношение реальной скорости охлаждения (dT/dt) и характеристической скорости кристаллизации определяет долю поликристаллов в аморфном объёме. Скорость кристаллизации — параметр вещества, слабо зависящий от давления и от температуры (около точки плавления) и сильно зависящий от сложности состава. У металлов и сплавов аморфное состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка долей-десятков миллисекунд; для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения — сотни и тысячи лет. Кварц (SiO₂) также имеет низкую скорость кристаллизации, поэтому отлитые из него изделия получаются аморфными. Однако природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вулканов, имеет крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и поэтому аморфного.

Из обычных полимеров (пластмасс) только самый простой (полиэтилен) имеет заметную скорость кристаллизации при комнатной температуре — порядка двух лет для мягкого (ПВД) и нескольких лет (даже с добавками-замедлителями) для твёрдого (ПНД) — уже примерно наполовину кристаллизованного вида. Это одна из причин недолговечности изделий из полиэтилена.

К стабильно-аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск и др. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах заметно ниже температуры стеклования T_g. При температурах намного выше T_g аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.

54.

Конве́кция (от лат. convectiō — «перенесение») — вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. При некоторых условиях процесс перемешивания самоорганизуется в структуру отдельных вихрей и получается более или менее правильная решётка из конвекционных ячеек.

Различают ламинарную и турбулентную конвекцию.

Естественной конвекции обязаны многие атмосферные явления, в том числе, образование облаков. Благодаря тому же явлению движутся тектонические плиты. Конвекция ответственна за появление гранул на Солнце.

При вынужденной (принудительной) конвекции перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Она применяется, когда естественная конвекция является недостаточно эффективной.

Конвекцией также называют перенос теплоты, массы или электрических зарядов движущейся средой.

55.

Физический движок (англ. physicsengine) — компьютерная программа, которая производит компьютерное моделирование физических законов реального мира в виртуальном мире, с той или иной степенью аппроксимации. Чаще всего физические движки для физического моделирования используются не как отдельные самостоятельные программные продукты, а как составные компоненты (подпрограммы) других программ.

Все физические движки условно делятся на два типа: игровые и научные.

· Первый тип используется в компьютерных играх как компонент игрового движка. В этом случае он должен работать в режиме реального времени, то есть воспроизводить физические процессы в игре с той же самой скоростью, в которой они происходят в реальном мире. Вместе с тем от игрового физического движка не требуется точности вычислений. Главное требование — визуальная реалистичность, и для его достижения не обязательно проводить точную симуляцию. Поэтому в играх используются очень сильные аппроксимации, приближенные модели и другие приёмы.

· Научные физические движки используются в научно-исследовательских расчётах и симуляциях, где крайне важна именно физическая точность вычислений. Вместе с тем скорость вычислений не играет существенной роли.

Современные физические движки симулируют не все физические законы реального мира, а лишь некоторые, причём с течением времени и прогресса в области информационных технологий и вычислительной техники список «поддерживаемых» законов увеличивается. На начало 2010 года физические движки могут симулировать следующие физические явления и состояния:

· динамика абсолютно твёрдого тела

· динамика деформируемого тела

· динамика жидкостей

· динамика газов

· поведение тканей

· поведение верёвок (тросы, канаты и т.д.)

В августе 2009 года англоязычный журнал GameDeveloper (англ.), посвящённый разработке компьютерных игр, опубликовал статью о современных игровых движках и их использовании. Согласно данным журнала, наиболее популярным среди разработчиков является движок nVidiaPhysX, который занимает 26,8% рынка. На втором месте находится Havok, который занимает 22,7% рынка. Третье место принадлежит движку BulletPhysicsLibrary (10,3%), а четвёртое — OpenDynamicsEngine (4,1%).

56.

К самостоятельной работе в кабинете физики допускаются лица:

– не моложе 18 лет, прошедшие обязательный периодический медицинский осмотр и не имеющие медицинских противопоказаний для работы в кабинете физики;

– имеющие, как правило, специальное образование или соответствующий опыт работы;

– прошедшие вводный инструктаж по электробезопасности с присвоением III группы допуска;

– ознакомленные с инструкциями по эксплуатации средств вычислительной и оргтехники (принтеры, сканеры, источники бесперебойного питания и т.п.).

Работающий в кабинете физики обязан соблюдать Правила внутреннего трудового распорядка и режим работы школы. График работы в кабинете определяется расписанием занятий, утвержденным директором школы.

Опасными факторами при работе в кабинете физики являются:

– физические (низкочастотные электрические и магнитные поля; статическое электричество; лазерное и ультрафиолетовое излучение; повышенная температура; ионизация воздуха; опасное напряжение в электрической сети; технические средства обучения (ТСО); система вентиляции; лабораторное оборудование);

– химические (пыль; вредные химические вещества, выделяемые при работе оргтехники и при горении сухого горючего);

– психофизиологические (напряжение внимания; интеллектуальные и эмоциональные нагрузки).

При работе в кабинете физики должна использоваться следующая спецодежда и индивидуальные средства защиты: халат хлопчатобумажный, диэлектрические перчатки.

Обо всех неисправностях электропроводки, лабораторного оборудования, технических средств обучения, средств вычислительной и оргтехники, сантехнического оборудования, мебели, нарушения целостности оконных стекол работающий в кабинете физики обязан немедленно проинформировать инженера по охране труда и заместителя директора по АХР, а в случае их отсутствия – дежурного администратора и главного инженера, сделать запись в тетради заявок.

Запрещается подавать к рабочим столам учащихся напряжение свыше 42 В переменного и 110 В постоянного тока.

Все электрические приборы должны иметь маркировку полярности и напряжения, на которое они рассчитаны.

Запрещается использовать самодельные приборы и оборудование.

Запрещается хранить любое оборудование на шкафах.

Для обеспечения пожаробезопасности в легкодоступном месте должен находиться исправный огнетушитель, песок, совок, кошма.

Для оказания доврачебной помощи в легкодоступном месте должна находиться аптечка.

В кабинете на видном месте должна быть вывешена инструкция по технике безопасности для учащихся.

В начале каждого учебного года необходимо провести с учащимися инструктаж (отдельный урок по плану) по технике безопасности с записью в соответствующем журнале.

Перед проведением каждой лабораторной и практической работы необходимо провести с учащимися инструктаж по технике безопасности с записью в соответствующем журнале.

В случае травмирования учащихся работающий в кабинете физики обязан немедленно проинформировать о случившемся дежурного администратора и школьную медицинскую сестру. При необходимости – оказать доврачебную помощь.

В случае нарушения кем-либо из учащихся техники безопасности со всеми учащимися необходимо провести внеплановый инструктаж по технике безопасности с его регистрацией в соответствующем журнале.

Все окна кабинета либо должны быть не зарешечены, либо иметь распашные решетки, ключи от которых хранятся в легкодоступном месте.

За виновное нарушение данной инструкции работающий в кабинете физики несет персональную ответственность в соответствии с действующим законодательством.

 

57.

Коллайдер

Существует два типа ускорительных установок: ускорители с неподвижной мишенью и ускорители со встречными пучками (или коллайдеры). В ускорителях первого типа частицы после ускорения выводят из ускорительной камеры и направляют на неподвижную мишень, например, металлическую пластину. В этом случае далеко не вся кинетическая энергия ускоренной частицы может быть “вложена” в изучаемый процесс, например, во внутреннее возбуждение атомного ядра или частицы-мишени или в рождение новой частицы, так как значительная, а часто и подавляющая часть этой энергии не может быть “изъята” у частицы, поскольку идёт на “обеспечение” выполнения закона сохранения импульса - большой импульс частицы до столкновения должен сохраниться в виде большого импульса (а значит, и кинетической энергии) продуктов реакции.
Конкретные оценки (см. эквивалентная энергия) позволяют увидеть огромную разницу между кинетическими энергиями, например, протонов в ускорителе с неподвижной мишенью и со встречными пучками, которые необходимы для рождения частиц большой массы.

Рис. 1. Два типа ускорителей на встречных пучках: а  для частиц, имеющих одинаковые заряды или разные массы (например, протон-протон или электрон-протон); б  для частиц с противоположными по знаку зарядами и равными массами, т. е. частиц и античастиц (электрон-позитрон, протон-антипротон).

Огромное энергетическое преимущество ускорителей на встречных пучках сделало их совершенно необходимым атрибутом ведущих современных центров исследования физики элементарных частиц. Есть две основные схемы реализации коллайдеров (рис. 1). Если встречные пучки состоят из частиц, имеющих равные массы и противоположные по знаку заряды (т.е. античастицы, например, электрон-позитрон или протон-антипротон), то для обоих пучков используется одно кольцо магнитов (рис. 1 б). В некоторых точках этого кольца имеются участки взаимодействия ускоренных встречных пучков. Если же встречные частицы имеют одинаковые заряды или разные массы (например, протон-протон или электрон-антипротон), то необходимы два кольца магнитов и в некоторых местах создаются области столкновения (пересечения) пучков (рис. 1 а).
Во встречных пучках, двигающихся навстречу друг другу, накапливается максимально возможное число частиц (до 10¹⁵ в пучке). Однако накапливаемые плотности частиц малы и при каждом обороте реальные столкновения испытывают немногие частицы. Взаимодействие пучков почти не нарушает динамику их движения в ускорительном кольце и пучки многие часы и даже сутки могут циркулировать в ускорителе без пополнения.
Важной характеристикой коллайдеров является светимость, обозначаемая буквой L (от англ. Luminosity).

Рис. 2. К понятию “светимость”. Два сталкивающихся сгустка частиц (банча) в коллайдере

Встречные пучки состоят из отдельных сгустков частиц, называемых банчами (от англ. bunch), двигающихся с определенным интервалом (частотой) друг за другом. Рассмотрим два цилиндрических банча одинакового сечения, летящих навстречу друг другу и затем сталкивающихся (рис. 2). Будем считать, что банчи равномерно заполнены частицами и при столкновении полностью перекрываются. В левом банче n₁ частиц, а в правом n₂. Вначале положим, что на орбите коллайдера банчи сталкиваются один раз в единицу времени. Число взаимодействий N₁ в единицу времени между частицами этих двух банчей (т. е. число актов реакций в единицу времени) можно вычислить по формуле (2) из раздела "Сечение реакции", приняв левый банч за частицы-снаряды, а правый  за мишень:

N = jnSl = (n1/S)n2 ,

(1)

где - эффективное сечение взаимодействия. Здесь учтено, что плотность потока падающих на правый банч частиц левого банча j  n₁/S, а полное число частиц в правом банче (принятом в качестве мишени) n₂  nSl, где n -концентрация частиц в правом банче. Если банчи сталкиваются f раз в единицу времени (т. е. с частотой f), то число актов реакции N будет даваться выражением

N = f(n1n2/S) = L ,

(2)

где

L = f(n1n2/S)

(3)

и есть светимость коллайдера.

Пример. В коллайдере TEVATRON сталкиваются протоны и антипротоны с энергиями 1 ТэВ. Чему равно число актов их взаимодействия в 1 сек, если сечение полного взаимодействия протона и антипротона при этих энергиях = 75 мб, а светимость коллайдера L  5^.10³¹см^-2сек^-1.

Используем (2):

N = L = 5^.10³¹ см^-2сек^-1.75^.10^-27 см^-2 = 3.75^.10⁶ сек^-1.

Перечень основных коллайдеров дан в таблице.