Молекулалық-кинетикалық теорияның негiзгi ұғымдары

Дене құрылымының молекулалық кинетикалық теориясы деп барлық денелер жеке бейберекет қозғалыстағы бөлшектерден тұрады деген көзқарас негiзiнде макроскоптық денелердiң қасиеттерi мен жылу процестерiне түсiнiк беретiн iлiмдi айтады.

Молекулалық-кинетикалық теория (МКТ) негiзi мынадай үш қасиеттен тұрады:

1. барлық денелер бөлшектерден – атомдардан, молекулалардан, оң және терiс зарядталған иондардан – тұрады;

2. бұл бөлшектер барлық уақытта үздiксiз және бейберекет қозғалыста болады;

3. бөлшектер арасында өзара әсерлесу күштерi – тартылу және тебiлу күштерi бар. Ол күштер электрлiк сипатқа ие. Бөлшектердiң өзара гравитациялық әсерлесуi өте аз.

Бұл тұжырымдардың ақиқаттылығы көптеген физикалық бақылаулар мен тәжiрибелер жүргiзу арқылы дәлелденген. МКТ-ның негiзгi көзқарастарына ең нақты дәлел бола алатын мысалдар:

· броундық қозғалыс құбылысы (Броун);

· молекулалық диффузия құбылысы;

· қазiргi заманғы приборлар көмегiмен алынған жеке атомдар мен молекулалар кескiнi. 1-шi суретте вольфрам инесiнiң ұшында атомдардың орналасуы (ақ дақтар), ал 2-шi суретте кремний пластинасы бетiнiң микрофотографиясы келтiрiлген, мұндағы дөңдер – кремнийдiң жеке атомдары.

· Параметрлерiнiң бiрiнiң шамасы өзгерiссiз өтетiн процестердi изопроцестер деп атайды. Газдың үшiншi параметрi тұрақты болған кездегi екi параметрi арасындағы мөлшерлiк байланысты (тәуелдiлiктi) газ заңдары деп атайды.

· Идеал газ күйiнiң теңдеуiне сүйенiп изопроцестердiң негiзгi түрлерiнiң физикалық құбылыстарын қарастырайық.

· Температура тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изотермиялық процесс деп атайды. Бұл процесс Бойль – Мариотт заңмен жазылады:

· PV = const

· Газ температурасын тұрақты ұстау үшiн, оның температурасын өзгертпейтiндей етiп жылуалмасып тұратын жүйе – термостат қажет. Әйтпесе, газ сығылғанда немесе созылғанда оның температурасының өзгерiсi елеулi.Изотермиялық процестiң (P,V) жазықтығындағы графигi, мзотерма деп аталатын, гиперболаны бередi

Қысым тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изобаралық процесс деп атайды. Егер ыдыста газ қысымы тұрақты болуы үшiн, оның қабырғалары жылжымалы (қозғалмалы) болуы керек. Изобаралық процестiң (V,Т) жазықтығындағы графигi, мзобара деп аталатын, түзу сызықты бередi

· Көлем тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изохоралық процесс деп атайды. Егер газ герметикалық ыдыста болса, онда газ көлемi тұрақты болады. Изохоралық процестiң (P,T) жазықтығындағы графигi, мзохора деп аталатын, түзу сызықты бередi (1.12 – сурет).

49)Жарықтың копускулалық-толқындық дуализмі: Жарықтың толқындық – корпускулалық дуализмі.

Жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырылған денелер жарық шығару қабілетіне ие болады. Мыс, қатты қыздырылған қатты дене түтас спектр беретін ақ жарық шығарады. Дене температурасы төмендегенде оның шығаратын сәулесінің интенсивтігі төмендеумен қатар, спектрлік құрамы да өзгереді. Сонда барған сайын ұзын толқындардың басымдылығы күшейе түседі. Дене бұдан әрі суығанда оның көрінетін жарықты шығаруы мүлдем тоқтайды- дене тек көрінбейтін инфрақызыл сәулелерді шығарады. Сәуле шығаратын дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын ж-е осы дененің температурасы мен оптикалық қасиеттеріне тәуелді электромагниттік сәуле жылулық сәуле д.а.

‪Планктың ұйғаруынша, жарықтың кванттық қасиеттері тек шығару актілерінде, яғни жарықтың затпен әсерлесуі кезінде ғана байқалады. Ал жарықтың кеңістікте таралуы үздіксіз өтеді ж-е Максвеллдің классикалық теңдеулерімен бейнеленеді. А. Эйнштейн теориялық пайымдаулар мен эксперимент деректеріне сүйеніп мынадай болжам ұсынды: жарық кеңістікте қандай да бір бөлшектердің жиынтығы сияқты таралады ж-е әрбір бөлшектің энергиясы ε0=ħω Планк формуласымен анықталады. Кейіннен осындай бөлшектер жарық кванттары не фотондар д.а. Бұл әрине жарықтың Ньютон ұсынған жарық теориясын қабылдау емес. Фотондарды классикалық механикадағы материялық нүктелер сияқты белгілі бір траекториялар бойынша қозғалатын жарық бөлшектері деп қарстыруға болмайды. Өйткені фотондарға интерференция ж-е дифракция құбылыстары тән. Фотондар корпускулалық қасиеттермен қатар толқындық қасиеттерге де ие. Фотондардың осы ерекшелігі корпускулалық- толқындық дуализм д.а.

‪Кванттың энергия мөлшері оның негізгі сипаттамасы болып табылады. Квант энергиясының шамасы жарықтың қасиетін анықтайды. Монохромат жарық ағыны энергиялары бірдей квантардан тұрады. Кванттық түсініктерге сәйкес әр түрлі сәуле түрлерінің бір-бірінен айырмашылығы кванттарының энергиясына байланысты. Электромагниттік толқындық теория тұрғысынан әр түрлі сәуле түрлері бірінен бірі электромагниттік тербеліс жиілігі бой-ша ажыратылады. Міне, осы тербеліс жиілігі толқындық көрініс бой-ша сәуле қасиеттерін анықтайтын негізгі параметр бол.таб.

‪Әр түрлі осы ε,ω параметрлер бір сәуленің қасиеттерін сипаттайды.осы екі шама-ε квант энергиясы ж-е ω тербеліс жиілігі арасындағы байланыс dR(ω)=r(ω)dω өрнегімен анықталады.

‪Сонымен, жиілігі ω монохроматты толқын ретінде сипатталатын жарық ағыны кванттық көрініс бой-ша энергиясы ε=ħω фотондар ағыны бол таб. Жарық ағының І интенсивтігі секундына 1м² бет арқылы өтетін фотон санымен анықталады: І=Nħω, мұнда N арқылы бір секунд ішінде 1м² ауданнан өтетін фотон саны белгіленген.

‪ Жарық дисперсиясы - ортадағы жарықтың таралу жылдамдығы толқын ұзындығына тәуелді (сыну көрсеткіші).

 

 

Вакуумде дисперсия байқалмайды.

 

 

Жарықтың интерференциясы - кеңістіктің әртүрлі нүктесінде когерентті екі немесе бірнеше толқындардың қабаттасуының нәтижесінде орныққан жарық толқындарының күшеюі мен әлсіреуінің суреттемесінің пайда болуы.

Когерентті толқындар - бірдей жиілікті, фаза айырымы тұрақты толқындар (табиғатта когерентті толқындар көздері жоқ). Жарық шоғын екіге болу арқылы немесе лазердің көмегімен когерентті жарық көздерін алуға болады.

 

 

n=0, 1, 2... n=0, 1, 2...

Δr – толқындардың кездескенше жүрген жол айырымы

 

Қабаттасқан екі толқынның фаза айырымы немесе

 

Табиғи жарық ‒ поляризацияланбаған жарық. Толқынның таралу бағытына перпендикуляр барлық бағытта электр өрісі кернеулігінің және магнит индукциясының тербелісі болады. Жарық ‒ көлденең толқын.

Поляризаторлар (турмалин, герапатит, поляроидтар) және векторлары тербелістерінен тұратын жарық толқындарын бір жазықтықта өткізу қасиеті бар.

 

 

Дифракция - өлшемі толқын ұзындығымен шамалас бөгетті жарықтың орағытып өтуі.

Байқалу шарттары

- бөгеттің өлшемі толқын ұзындығымен шамалас болу керек;

- бөгет пен бақылау аралығы бөгет өлшемінен әлдеқайда үлкен болу керек.

Дифракция нәтижесінде әр нүктеден шыққан когерентті толқындардың қабаттасуынан интерференция байқалады

Дифракциялық тор - мөлдір емес аралықтармен бөлінген тар саңылаулардың жиыны

 

50)Ядролық физиканың рөлі: Ядролық физика – қазіргі физиканың атом ядросы мен элементар бөлшектерді зерттейтін саласы. Ядролық физика – атом өнеркәсібінің ғылыми негізі. Ол шартты түрде төмендегідей салалардан тұрады.

Атом ядросының жалпы қасиеттері мен құрылымы. Ядроның маңызды қасиеттеріне масса, электр заряды, массалық сан, байланыс энергиясы, магниттік және электрлік момент, ядроның эффективтік мөлшері, ядроның энергия деңгейлерінің жүйесі жатады. Ядролық күштердің заңдылығы белгісіз болғандықтан, ядрода өтетін процестерді зерттеу үшін әр түрлі ядролық модельдер пайдаланылады.

Ядролық күштер. Ядролық күштердің қасиеттері жөнінде бағалы деректер энергиясы әр түрлі протондар, нейтрондар мен протондардың шашырауын, сондай-ақ дейтрон мен күрделі ядролардың қасиеттерін зерттеу кезінде алынған.

Ядролардың өздігінен түрленуі – α, β-бөлшектері мен γ-сәулесін шығаратын табиғи және жасанды радиоактивтілік, сондай-ақ ауыр ядролардың өздігінен бөліну. Ядролық физиканың бұл саласының маңызды бөлігі ядролардан шығатын әр түрлі сәулелерді зерттеу болып есептеледі. Ядролық реакциялар – ядролардың бір-бірімен және элементар бөлшектермен әсерлесуі нәтижесінде түрленуі. Ядролық түрленулердің ішінде энергетикалық мақсат үшін баяу және шапшаң нейтрондар арқылы жүретін реакцияларды (мысалы, ауыр ядролардың бөлінуі), сондай-ақ теориялық және практикалық мақсат үшін жеңіл ядролардың арасындағы реакцияларды зерттеудің зор маңызы бар. Реакциялардың соңғы түрі термоядролық реакцияларды жасанды жолмен жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Атомдық нөмірі (Z) 92-ден артық (Z > 92) болатын табиғатта кездеспейтін элементтерді синтездеу үшін көп зарядты иондарды (мысалы, азот және алюминий иондары, т.б.) зерттеудің ерекше маңызы бар. Элементар бөлшектер. Ядролық физиканың бұл саласында нейтрино, антинейтрино, электрон, позитрон, әр түрлі мезондар, нуклондар, антинуклондар, гиперондар мен антигиперондар тәрізді элементар бөлшектердің қасиеттері, олардың пайда болуы мен бір-біріне түрлену процестері зерттеледі. Сондай-ақ бұл салада жоғары энергия физикасының мәселелерін зерттеудің де маңызы ерекше күшті болады.

Нейтрондық физика – нейтрондардың қасиеттерін, ядролардың нейтрондарды қармауын және шашыратуын, нейтрондардың әр түрлі зат ішінде тежелеу мен диффузиясын, т.б. зерттеуге арналған ядролық физиканың ірі саласының бірі. Ол – ядролық энергетика мен ғарыштық ракета техникасының ғылыми негізі. Сондықтан нейтрондық физикада теориялық, сондай-ақ практикалық маңызы бар мәселелер зерттеледі. Нейтрондық физика қатты дене физикасымен, металлургиямен, т.б. физика салаларымен тығыз байланысты. Ядролық физиканың эксперименттік тәсілінде зарядты бөлшек үдеткіштері, сондай-ақ қуатты нейтрондар шоғын алуға мүмкіндік беретін зерттеу реакторлары маңызды орын алады. Қазіргі кезде элементар бөлшектерді бақылау және тіркеу үшін өте нәзік тәсілдер мен приборлар қолданылады (қ. Иондалу камерасы, Зарядты бөлшек санауыштары, Вильсон камерасы). Атом ядросының энергия деңгейлерін және одан шығатын сәулелерді зерттейтін ядролық физиканың саласы ядролық спектроскопия деп аталады. Бұл әдістің көмегімен алынған деректер ядроның құрылысы жөніндегі осы кездегі ұғымдардың негізін құрайды.

Ядролық физиканың жетістігі алғашқы кезде соғыс мақсаты үшін қолданылғанымен (1945), кейін ол бейбіт мақсат үшін де пайдаланыла бастады.

Ядролық физиканың жетістігі нәтижесінде халық шаруашылығының бейбіт салалары – ядролық энергетика және ядролық техника пайда болды. Радиоактивтік изотоптар физикада, химияда, металлургияда, биологияда, т.б. ғылым мен техника салаларында тиімді пайдаланып келеді. Ядролық физиканың дамуы нәтижесінде табиғатта кездеспейтін элементтерді (мысалы, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий, курчатовий, нильсборий, т.б.) алуға мүмкіндік жасалды. Ядролық физиканың негізінде химияның радиациялық химия және радиохимия деп аталатын жаңа салалары пайда болды. Ядролық физиканың жетістіктері астрофизикада, геологияда, геофизикада, ғарыштық ракета ғылымында және археологияда кеңінен пайдалануда. Ядролық физиканың дамуы біздің табиғат жөніндегі көзқарасымыздың жан-жақты кеңеюіне маңызды ықпал етті

 

Әлсіз өзара әрекеттесу

Толық мақаласы: Әлсіз өзара әсерлесу

Бүл тек микроәлемде байқалатын әрекеттесу. Олбір фермион бөлшектердің екінші түрге айналуына қатысты, бул жағдайда өзара әрекеттесуші лептондар мен кварктер түсі өзгермейді. Әлсіз әрекеттесудің қарапайым мысалы: бета - ыдырау процесі барысында бос нейтрон 15 минут ішінде протонға, электронға және электрондық антинейтроноға ыдырайды. Әлсіз заряд үш айырбас бозон бөлшектері бар үш өріс түрін күрайды. Әлсіз өзара әрекеттесу векторлық бозондар арқылы беріледі және әрекеттесу радиусы өте қысқа - 1015 см.

Әлсіз өзара әрекеттесу туралы ең алғаш жасалған теория аяқталмаған болып шықты.

Күннің өзі әлсіз әрекеттесу нәтижесінде жарық шашады (протон нейтронға, позитронға және нейтриноға айналады). Белініп шығатын нейтронның аса жоғары өту қабілеті бар, ол миллиард километр қалыңдықтағы темір плита арқылы өтіп кетеді. Әлсіз өзара әрекеттесу жағдайында бөлшектер зарядтары өзгереді.

Әлсіз әрекеттесу түйісу арқылы жүзеге аспайды, керісінше аралық ауыр бөлшектердің - бозондардың алмасуы арқылы жүреді.

60-шы жылдарда С.Вайнберг пен А.Салам біртұтас электро әлсіз өзара әрекеттесу теориясын ұсынды.

Бұл теория біртұтас іргелі зарядтардың өмір сүруі арқылы жасалған.

Күшті өзара әрекеттесу

Толық мақаласы: Күшті өзара әсерлесу

Күшті өзара әрекеттесу адрондар (грекше «адрос» - күшті) және нуклондар (протондар мен нейтрондар) және лизондар арасында орын алады. Күшті әрекеттесу үлкен арақашықтық жағдайында мүмкін (радиусы мөлшермен 1013 см шамасында).

Күшті өзара әрекеттесудің бір көрінісі - ядролық күштер. Күшті әрекеттесуді ең алғаш рет ашқан Э.Резерфорд (1911 жылы), сол уақытта атом ядросы ашылды (бұл күштер арқылы бөлшектердің ыдырауы түсіндіріледі). Юкаваның гипотезасы бойынша (1935 ж.) күшті өзара әрекеттесулер аралық бөлшектердің - ядролық күштерді тасымалдаушылардың шығарылуына байланысты. Бұл 1947 жылы табылған пи-мезон, оның массасы нуклонның массасынан 6 есе кіші, сонымен бірге кейінірек табылған мезондар. Нуклондар мезондар «бүлтымен» қоршалған.

Нуклондар қозу жағдайында болғанда бариондық резонанс туады, яғни, басқа бөлшектермен алмасады. Бариондар соқтығысқан кезде олардың бұлттары бірін-бірі жауып қалады да жан-жаққа таралған бүлттардың бағытымен бөлшектер шығарылады. Орталық бөліктерінен әр түрлі бағытқа қарай ақырындап қалдық бөлшектер шыға бастайды. Ядролық күш бөлшектер зарядына тауелді емес күшті өз ара әрекеттесу кезінде заряд бірлігі сақталады.

51)Радиоактивтіліктің ашылуы: Атом ядросы және элементар бөлшектер деген сөз физика курсында әлденеше рет қайталанады. Атом ядросының өзi элементар бөлшектерден тұрады.

Физиканың атом ядроларының кұрылысы мен турленуi зерттелетiн бөлiмi ядролық физика деп аталады.

Атомдардың тұрақты еместiгi ХIХ ғасырдың ақырында ашылғанды. 46 жыл өткен соң ядролык реактор жасалды. Бiз атом ядросы физикасының тарихи ретпен жедел дамып келе жатқанын көрiп отырамыз.

Р а д и о а к т и в т i к т i ң — атом ядросының күрделi құрлысын дәлелдейтiн құбылыстың ашылуы сәттi кездейсоқтықтың жемiсi болды. Өздерің бiлетiндей, рентген сәулелерi алғаш рет шапшаң электрондар разрядтық түтiктiң шыны ыдысының кабырғаларының соқтығысуынан алынған-ды. Олармен бiр мезгiлде түтiк қабырғаларының жарық шығаруы байкалған. Б е к к е р е л ь ұзақ уақыт осы тектес құбылысты — алдын ала күн жарығына сәулелендiрiлген заттардың соңынан сәуле шығаруын зерттеумен шұғылданған.

Оның ойында мынадай сұрақ пайда болады: уран тұздарын сәулелендiргеннен кейiн көрiнетiн жарықпен қатар рентген сәулесi де пайда болмай ма екен? Беккерель фотопластинаны тығыз қара қағазға орап, үстiне уран тұзының қиыршықтарын сеуiп, ашық күн сәулесiне койды. Айқындағаннан кейiн пластинаның тұз жатқан бөлiктерi қарайғанын көрген. Ендеше, уран, рентген сәулесi сияқты, мөлдiр емес денелерден өтiп, фотопластинаға әсер ететiн белгiсiз сәуле шығарады екен. Беккерелъ бұл сәуле шығару күн сәулелерiнiң әсерінен пайда болады деп ойлады. Бiрақ 1896 жылы ақпанның бiр күнiнде ауа райы бұлтты болғандықтан, кезектi тәжiрибенi өткiзу сәтi түспедi де, Беккерель үстiне уранның тұзы себiлген мыс крест жатқан пластинаны үстелдiң суырмасына алып койған. Екi күн өткен соң пластинаны алып айқындаған кезде, онда крестiң айқын колеңкесi түрiнде дақ пайда болғанын байқаған. Бұл — уран тұздарының сыртқы факторлардың әсерiнсiз-ақ, өздiгiнен белгiсiз сәуле шығаратынын көрсетедi. Қауырт зерттеулер басталды. Рас, осы сәттi кездейсоқтық, болмаған күнде де, ерте ме, кеш пе радиоактивтi құбылыс ашылған болар едi.

Кешiкпей Беккерель, уран тұздарының шығарған сәулесi, рентген сәулелерi сияқты, ауаны иондайтынын, соның салдарынан электроскоп разрядталатынын байқаған. Уранның түрлiше химиялық қосылыстарын тексерiп көріп, ол мынадай маңызды фактiнi анықтады: сәуле шығарудың интенсивтiгi тек препараттағы уранның мөлшерiмен анықталады, оның қандай қосылыстарға кiретiндiгiне мүлдем тәуелсiз болады. Ендеше, бұл қасиет қосылыстарға тән емес, химиялық элемент уранға, оның атомдарына тең.

Ураннан басқа химиялық элементтердің өздiгiнен сәуле шығаруға қабiлетiн байқауға талпынып көру сөзсiз едi. 1898 жылы Францияда Мария С к л о д о в с к а я – К ю р и және басқа да ғалымдар торийдiң сәуле шығаратынын байқаған. Бұдан әрi жаңа элементтерi iздеуде негiзгi күш салған Мария Склодовская-Кюри мен оның ерi Пьер К ю р и болды. Уран мен торийi бар рудаларды жуйелi түрде зерттеу, олардың iшiнен бұрын белгiсiз, Мария Склодовская-Кюридің отаны — Польшаның құрметiне полоний деп аталған, жаңа элементтi бөлiп алуға мүмкiндiк бердi.

Ақырында өте қуатты сәуле шығаратын тағы бiр элемент ашылды. Ол радий (яғни сәулелi) деп аталды, Өздiгiнен сәуле шығару құбылысының өзiн ерлi-зайыпты Кюрилер радиоактiвтік деп атады.

Радийдiң салыстырмалы атомның массасы 226-ға тең және Д.И. Менделеев кестесiндегi 88-нөмiрлi торкөзге орналасқан. Кюри ашқанға дейiн бұл торкөз бос болған. Өзiнiц химиялық қасиеттерi бойынша радий сілтiлiк жер элементтерiне жатады.

Соңынан реттiк нөмiрi 83-тен жоғары химиялық элементтердiң бәрi де радиоактивтi болатындығы анықталды

52)Термодинамика заңдары: Термодинамика – энергияның түрленуiне қатысты жалпы заңдарға негiзделген жылулық процесстер туралы ғылым. Бұл заңдар молекулалық құрылымдарына байланыссыз барлық денелер үшiн орындалады.

Термодинамикалық жүйе – кеңістікте белгілі бір көлемге ие макроскопиялық денені айтады. Термодинамикалық жүйе ұғымының астарында біршама шектеулі кеңістікте қамтылған макроскопиялық дене бар. Бұл кеңістіктің шекарасы ретінде жүйені қоршаған әлемнен немесе қоршаған ортадан бөліп тұратын математикалық жазықтық алынады.кеңістіктегі шектеулілік жүйе денесімен толтырылған біршама көлемнің бар екендігін білдіреді. Ал макроскопиялық дене деп көптеген бөлшектерден (молекулалар мен атомдардан) тұратын денені айтады. Термодинамикалық жүйелер қоршаған ортамен алмасу сипаты бойынша оқшауланған тұйық және ашық түрлерге жіктеледі. Егер жүйе өзін қоршаған ортаға энергия бермесе және алмаса, онымен зат алмаспаса, онда оны оқшауланған жүйе деп атайды. Бөлектендірілген жүйелер деп сыртқы ортамен салмағымен де, қуатымен де алмаспайтын жүйелерді атайды. Бұндай жүйе табиғатта кездеспейді, ал егер де кездесетін болса, онда тек макет түрінде ғана болады. Тұйық жүйелер деп сыртқы ортамен затпен емес, қуатпен алмасатын жүйелерді атайды. Тұйық жүйе мәңгілік емес. Мысалы, биожүйеге жұмыртқаны жатқызуға болады,яғни оған температура әсер еткенде ол бізге затын яғни балапан береді. Бұл жүйе мәңгілік емес көп уақыт 1000000 жыл өмір сүруі мүмкін. Биоинформацияны сақтауда маңызы өте зор. Тағы да мысал келтіретін болсақ, тас және де бидай тұқымы т.б. Ал ашық жүйелер сыртқы ортамен затпен де, қуатпенен де алмасады. Мысалы, ашық жүйеге барлық тірі организмдер жатады. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болған болатын. Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді. Қуатын да затын да береді де алады да. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек.

Жүйе дегеніміз –бір микроматериалдарды бөлшектердің жинағы.Сол жинақ қоршаған ортадан бір нарселер арқылы шектелелген. Ашық термодинамикалық жүйе – затын береді, алады, қуатын береді, алады. Ең биік деңгейде тұрған ашық жүйе. Онтогенезде шекті, филогенезде шексіз. Ашық термодинамикалық жүйелерге барлық тірі организмдер жатады.Қаншама сан алуан түрлі болса да барлық биологиялық жүйелердің барлығы ашық термодинамикалық жүйе болғаннан кейін барлығына тән ортақ белгілері мен қасиеттері бар.. Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі, өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді.Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді. Тек қана ашық болып, алмасып жатып, осы қасиеттерді орындалады. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек.. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болдыБіз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек. Алған затты шығарып отыру принципі орындалу керек. Ашық жүйе: 1) Жүйенің жүмыс қабылеттілігі өз мұқтажына жұмсалуы қажет; 2) Жүйенің жүмысы тепе — теңдікке қарсы бағытталған, өйткені ол сыртқы орта өзгерістерінің нәтижесінде туындап отырады. 3) Сыртқы түрткілер әсер еткенде жүйе олардың күшін өзгертуге бағытталған жұмыс өндіреді. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болды

Термодинамикалық функцияларды сипаттап беріңіз және мысалдар келтіріңіз. Жүйенің күйіне баға беру үшін жүйедегі физикалық, химиялық қасиетіне сүйенеді. Жүйеге термодинамикалық сипаттама беру үшін жүйенің өлшемдері қолданылады. Өлшемдер екі түрге бөлінеді. Олар: экстенсивті, интенсивті. 1) егер ол функциялар жүйедегі салмағымен, микробөлшектер санымен байланысты болса, ол экстенсивті термодинамикалық функция. Экстенсивті өлшемдер жүйені тұтастығын сипаттайды. Экстенсивті өлшемдердің негізгі қасиеті – олардың аддитивтілігі немесе бірнеше жүйелердің өлшемі. Мысалы, жүйе салмағы оның жекелеген бөлшектерінің жиынтығына тең. Мыс: Көлем, қуат жатады. 2) термодинамикалық функция салмағымен, микробөлшек санымен байланысты емес, интенсивті термодинамикалық функция. Интенсивті өлшемдер күштілік сипатқа ие және жүйенің түрлі нүктелерінде түрлі мәнге ие болуы мүмкін. Жұмысты атқаруға жұмсалған энергияның кез келген түрі интенсивті өлшемнің туындауына экстенсивті өлшемге өтуі анықталады. Жұмыстың біркелкі кеңеюі – бұл қысымның көлемнің өзгерісіне өтуі, жерден көтерілген дененің әлеуетті қуаты – дененің жерден көтерілу биіктігіне көбейтілген салмағы т.с.с Оған температура, қысым, энтропияның өзгеруі жатады.

Термодинамикадағы жұмыс. Термодинамикада қозғалыстағы ортаның аз бөлшектерiнiң бiр-бiрiне қатысты орын ауыстыруы ғана қарастырылады. Нәтижесiнде дене көлемi, оның iшкi энергиясы өзгередi. Дене жылдамдығы тұтасымен алғанда нөлге тең болып қалады. Жұмыс классикалық механикадағы сияқты анықталады, бiрақ ол дененiң кинетикалық энергисының өзгеруiне емес, оның iшкi энергиясының өзгеруiне тең болады. Мысалы, газдардың сығылуы кезiнде поршень өзiнiң механикалық энергиясының бiр бөлiгiн газдарға бергендiктен, молекулалардың кинетикалық энергиясы ұлғаяды, газ қызады. Керiсiнше, егер газ ұлғайса, онда алыстаған поршенмен соқтығысқаннан кейiн молекулалардың жылдамдығы азайып, газ суиды.

Термодинамиканың бiрiншi заңы. Көптеген деректердi жинақтаудың негiзiнде энергияның сақталуының жалпылама заңы тұжырымдалды: табиғатта энергия U жоқтан пайда болмайды және жоғалмайды, ол тек бiр түрден екiншi түрге ауысады. Жылу құбылыстарында таралған энергияның сақталу және айналу заңы термодинамиканың бiрiншi заңы деп аталады. Жалпы жағдайда, жүйенiң бiрiншi U1 күйден екiншi U2 күйге ауысуы кезiнде, iшкi энергия атқарылған жұмыстың есебiнен қалай өзгерсе, жүйеге сырттан берiлген жылудың әсерiнен де солай өзгере алады. Термодинамиканың бiрiншi заңы нақ осылай тұжырымдалады: iшкi энергияның өзгерiсi жүйеге берiлген жылу мөлшерi мен сыртқы күштердiң жұмысының қосындысына тең: ΔU = A + Q. (3.7) Егер жүйе жылу өткiзбейтiн болса (Q = 0) және ол механикалық жұмыс атқармаса (А=0), онда ΔU = 0, немесе U1=U2: тұйық жүйенiң iшкi энергиясы өзгермейдi (сақталады). Бұл дерек жылулық баланс теңдеуiн қорытқанда қолданылған болатын. Термодинамиканың бiрiншi заңынан, ешқандай энергетикалық шығынсыз шексiз мөлшерде жұмыс жасай алатын қондырғыны – мәңгiлiк двигательдi жасап шығару мүмкiндiгiнiң терiстiгi шығады. Шын мәнiнде, егер жүйеге жылу берiлмесе (Q = 0), онда жұмыс A iшкi энергияның азаюы есебiнен ғана жүзеге асар едi: A = ΔU. Двигатель, энергия қоры таусылғаннан кейiн, жұмысын тоқтатады.

Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану. Изохоралық процесс. Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU = Q. Егер газ қыздырылса, онда Q > 0 және ΔU > 0 – iшкi энергия ұлғаяды. Газды суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның iшкi энергиясы азаяды. Изотермалық процесс. Изотермалық процесс кезiнде газдың температурасы тұрақты болады (Т = const) және оның iшкi энергиясы өзгермейдi. Газға берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ белгiлi жылу мөлшерiн (Q > 0) алған кезде, ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0). Керiсiнше, егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда оның атқарған жұмысы терiс болып саналады. Изобаралық процесс. Изобаралық процесс кезiндегi газға берiлген жылу мөлшерi оның iшкi энергиясының бiрге өзгеруiне және қысым тұрақты болған кездей P = const жұмысты атқаруға шығындалады. Адиабаталық процесс. Қоршаған ортамен жылу алмасуы болмайтын жағдайда өтетiн жүйедегi изопроцесс адиабаталық процесс деп аталады. Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0 және жүйенiң iшкi энергиясының өзгеруi жұмыс атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға мүмкiндiк бередi. Егер жүйеде оң жұмыс жасалса, мысалы газ сығылатын болса, онда оның iшкi энергиясы ұлғаяды және температурасы өседi. Керiсiнше, газ ұлғайған кезде, ол өзi оң жұмыс атқарады (Аұ > 0). Оның iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды. Егер цилиндр түбiне эфирге батырылған мақтаны салып, дереу поршендi қозғалтсақ, онда мақтадағы эфир буы жалындайды. Бұл эффект Дизель двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған. Бұл жерде цилиндрге жанармай қоспасы емес, кәдiмгi атмосфералық ауа сорылады. Сығылу тактының соңында арнайы форсунка арқылы сұйық отын - солярка шашыратылады. Осы сәтте сығылған ауа температурасының жоғарлағаны сондай, тiптен жанармай тұтанады. Күн көзiнiң әсерiнен жылыған ауа, жоғары көтерiледi де, биiктiкке көтерiлген сайын қысымның азаюына байланысты тез арада ұлғайып-таралады. Бұл ауаның ұлғайып-таралуы оның салқындауына әкелiп соғады. Осының нәтижесiнде су булары конденсацияланады да, бұлттар пайда болады.

Термодинамиканың екiншi заңы. Термодинамиканың екiншi заңы энергетикалық түрленулердiң бар болу мүмкiндiгiнiң бағытын көрсетедi. Салқынырақ денеден ыстығырақ денеге жылуды тасымалдау, екi жүйеде де немесе қоршаған ортада бiр мезгiлде басқа өзгерiстер жасамайынша, мүмкiн емес. Жылу двигателi. Iс-әрекетi жұмыс атқарушы дененiң механикалық энергиясын iшкi энергияға түрлендiруге негiзделген двигательдер жылу двигателдерi деп аталады (3.6, 3.7, 3.8 - суреттер). Кез-келген дененiң (қыздырғыштың) iшкi энергиясын, қыздырғыштың жылуын басқа температурасы төменiрек денеге(тоңазтқышқа) бергенде ғана, яғни тек жылу алмасу процесi кезiнде ғана, iшiнара механикалық энергияға айналдыруға болады. Ең алғаш рет бұл мәселенi, идеалды жылу машинасын ойлап тапқан француз ғалымы С.Карно зерттедi. Ондай машинаны құрастыру үшiн жоғарғы температурадағы қыздырғыш, мейлiнше төмен температурадағы тоңазтқыш және жұмыс атқарушы дене болуы керек (3.9 - сурет). Барлық жылу машиналарындағы жұмыс атқаратын дене, өзi ұлғайған кезде жұмыс жасайтын, газ болып табылады. Тоңазтқыш ретiнде атмосфера, не болмаса конденсатор деп аталатын салқындатуға арналған арнайы қондырғылар алынады. Карно циклi. Жұмыс атқарушы дене қыздырғыштан QҚ жылу мөлшерiн алады да, тоңазытқышқа QT жылу мөлшерiн бередi, ал (QҚ - QT) айырымын Aұ жұмысқа айналдырады. Жұмыс атқарушы дене ұлғайған кезде өзiнiң барлық iшкi энергиясын жұмыс жасауға берiп жiбере алмайды. Жылудың едәуiр бөлiгi мiндеттi түрде жұмысын атқарған газбен бiрге тоңазытқышқа берiледi. Iшкi энергияның бұл бөлiгi қайтарылмай, бiржола жоғалады. Карно машинасындағы жұмыс атқарушы дене, өз күйiнiң өзгеру циклiн периодты түрде қайталап тұратын, идеалды газ болып табылады. Бұл цикл Карно циклi деген атақ алды, осыған ұқсас процесстер айналмалы немесе циклдық процесстер деп аталады. Карно машинасында үйкелiске және қоршаған ортамен жылу алмасуға кеткен энергиялардың шығындары ескерiлмейдi, сондықтан бұл машинаны Карноның идеалды жылу машинасы деп атайды. Айналмалы процесс немесе цикл деп бiрнеше күйлер қкатарынан өтiп өзiнiң бастапқы күйiне қайтып келетiн жүйе процесiн айтады. Егер айналмалы процесс сағат тiлi бойынша жүретiн болса, онда жұмыс оң болады және цикл- тура цикл деп аталады. Егер айналмалы процесс сағат тiлiне қарсы жүретiн болса, онда жұмыс терiс болады, ал цикл- керi цикл деп аталады. Жылу двигателiнiң пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)- η деп тура циклдық процесс кезiндегi жұмыс атқарушы дененiң жасаған жұмысы Aұ-тың қыздырғыштан алынған жылу мөлшерiне қатынасын айтады: Барлық двигательдердегi жылудың кейбiр мөлшерi тоңазтқышқа берiлетiн болғандықтан, n<1 Жылу двигателiнiң ПӘК-i қыздырғыштың Т1 және тоңазтқыштың Т2 температураларының айырымына тура пропорционал. Карноның идеалды жылу машинасының ПӘК –i мынадай мәнге ие. Карно дәлелдеп бергенiндей, осы формуланың мәнi мынада: кез келген нақты жылу машинасының ПӘК-i, идеалды жылу машинасының ПӘК – iнен артық болмайды.

Энтропия (грек. еntropіa – бұрылыс, айналу) – тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р.Клаузиус енгізген. Кез келген А және В күйлеріндегі жүйе Энтропиясы мәндерінің айырымы мына формула арқылы анықталады:, мұндағы dQ – жүйеге күйі шексіз аз квазистатик. болып өзгергенде берілетін жылу мөлшері, Т – жүйенің абс. темп-расы; интрегал екі күйді өзара жалғастыратын кез келген қайтымды жолмен алынады. Изотерм. процесс жағдайында: DS=Q/Т. Ал кез келген қайтымды жолмен алынатын тұйық процесс үшін:. Соңғы теңдік Энтропияның dS=dQ/Т түріндегі толық дифференциал болатындығының қажетті және жеткілікті шарты, ал Энтропия – күй функциясы. Энтропияның абс. мәні термодинамиканың үшінші бастамасы бойынша анықталады және ол бойынша абс. нөл темп-рада кез келген жүйенің Энтропиясы нөлге айналады. Адиабаталық оңашаланған жүйелеріндегі қайтымды процестер кезінде Энтропияның мәні тұрақты болып қалады да, қайтымсыз процестер кезінде Энтропияның мәні артады; барлық реал процестерінде Энтропияның мәні артады (Энтропияның арту заңы). Статист. физикада Энтропия статист. салмақ (DW) деп аталатын шамамен байланыстырады. Больцман принципіне сәйкес: S=kІnDW, мұндағы k – Больцман тұрақтысы. Сонымен Энтропия – термодинам. тепе-тендік күйдегі макроскоп. денелерге тән қасиет. Ол бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) Дж/К арқылы өрнектеледі. Энтропия ұғымы ғылымның көптеген салаларында (физика, химия, т.б.) маңызды рөл атқарады.

ФЛУКТУАЦИЯ (латынша fіuctuatіo — үздіксіз қозғалыс, тербеліс) — физикалық шамалардың (бақыланатын мәндері) өздерінің орташа мәндерінен кездейсоқ ауытқуы. Бұл құбылысты зерттеудің принциптік маңызы бар. Өйткені ол термодинамалық ұғымдар мен заңдылықтардың қолдану шегін анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен бірге Флуктуация— көптеген физикалық процестерге тән құбылыс. Флуктацияның пайда болуының негізгі екі себебі бар: 1) классика физизикалық шамалардың Флуктациясы жүйедегі бөлшектер санының шекті болуына байланысты; 2) кванттық шамалардың Флуктациясы анықталмау қатысына байланысты. Ал электрлік Флуктация — заттың электрленуінің дискретті құрылымына және электр зарядын тасушылардың жылулық қозғалысына байланысты өткізгіштегі электр потенциалының, ток күшінің және зарядтардың ретсіз (хаосты) өзгеруі. Флуктаяның соңғы түрі электротехника мен радиотехникада үлкен рөл атқарады.

Биохимиялық синтез жүріп жататын клетка бөлігіндегі энтропияның кемуі организмнің басқа бөліктеріндегі немесе сыртқы ортадағы энтропияның арқасында жүретін тірі жүйелерде қоректік заттар мен күн энергиясын пайдалану нәтижесіндегі энтропияның кемуі оларда бос энергияның өсуіне алып келеді. Сыртқы ортадан келетін теріс энтропияның ағыны тірі жүйелердің ұйымдасуын көтеріп қоректік заттардың ұйымдасуын төмендетіп қана қоймайды. Сонымен бірге осы заттардың деградациялануы ыдырауы организмге қажетті бос энергияның түзілуін қамтамасыз етеді. Заттардың химиялық құрамы өзгеріп тұратын процес тер өтетін ашық жүйелерде d _i S мәнін есептеп шығару басты проблема болын табылады. Егерде ашық жүйеде температураның таралуы тұрғысында тепе – теңдік орнаса (бірақ реагенттің химиялық құрамы тұрғысынан тепе – теңсіздік болса) онда мұндай жүйе біршама тепе – теңсіздік күйде болады. Энтропияның жалпы өсуі бұл жағдайда

d ^s = d_e S + d _i S (13)

Мұндағы d_e S= d Q /T

ашық жүйенің қоршаған ортамен тепе — тең жылу алмасу нәтижесінде өзгеретін энтропия d _i S химиялық реакциялар нәтижесінде болатын энтропиянның өздігінен өсуі заттар алғашқы тепе – теңсіздік күйде болып, нәтижесінде пайдалы жұмыс атқарылады.

53)Максвеллдің электромагниттік теориясы: Электромагнетизм саласында Фарадей ашқан жаңалықтарды көрнекті ағылшын физигі және математигі Максвелл (1831-1879) дамытып жетілдірді. Оның электромагнетизм теориясында электр мен магнетизмнің органикалық байланысы анықталды. Ертеректе Фарадей айтқан идеяларды негізге ала отырып, Максвелл электромагниттік өріс ұғымын енгізді.

Өзіне дейінгі экспериментальдық жолмен (Кулонның, Ампердің, Био Савараның) ашылған электромагниттік құбылыс заңдары мен Фарадейдің ашқан электромагнетизм индукциясы құбылысын біріктіріп тұжырымдап, Максвелл таза математикалық әдіспен электромагниттік өрісті өрнектейтін дифференциальды теңдеулер жүйесін тапты. Бұл тендеулер жүйесі электромагниттік құбылысты өз шамасында барынша толық өрнектейді және ньютондық механика жүйесі сияқты толық та жетілген жаңа теорияны сипаттайды. Осы тендеулерден электрлік зарядтарға "байланбаған" өрістің жеке өмір сүру негізгі түсінігі - температура мен энтропия енгізілді. Энтропия - энергияның қайтымсыз түрде таралуының өлшемі. Статикалық физикада энтропия - қандай да бір макроскопиялық жағдайдың болу мүмкіншілігінің өлшемі.

Классикалық электродинамикада негізгі ұғымды электромагнитті толқын мен оны жасайтын оның екі құрамдасы — бір бірімен ауысып отыратын электрлік және магниттік өрістер құрайды. Осы өрістердің негізгі көрсеткіштері бір мезгілде енгізіледі.

Соныменен, жоғарыда айтылғандай, физикадағы принциптер мен концепцияларды уақыт эволюциясы бойынша қарастыруға тырысайық.

3.2. Ломоносовтың әмбебап сақталу заңы

Адамзат тарихы көптеген жан-жақты, дарынды адамдарды біледі. Солардың арасында алғашқы орындардың бірін ұлы орыс ғалымы, физик, астроном, химик, математик Михаил Васильевич Ломоносовка (1711-1765) беруге болады. Оптика және жылу, электр және тартылыс, әдебиет пен тарих, метереология мен өнер, геология және астрономия - бұлар Ломоносовтың өшпейтін ізін қалдырған салалар.

Бұл данышпанның физика мен химия саласындағы еңбектеріне біздің кезімізде жүргізілген терең зерттеулер әлемдік ғылымдағы Ломоносов ролінің ерешелігін тіпті жаңаша ұғынуды ашты. Ломоносовтың ғылымдағы барлық бастамалары жаңашылдыққа әкелді.

М. В. Ломоносов москвалық славян-грек-латын академиясында, Петербургтік ғылым академиясында оқып, Маргбург (Германия) университетінде металлург, кен ісі мен химия мамандығы бойынша білім алады. 1755 ж. ол Москва университетінің ашылуында неғізгі ұйымдастырушы болды.

Профессор атағын алысымен Ломоносов алғашқы химиялық зертхананы құрып, "Эксперименттік Вольфиан физикасын" өз аудармасында бастырып шығарды. Осы аударманың жарық көруімен орыс физикасы орыс тіліндегі бірінші оқулықты алып қана қойған жоқ, сонымен қатар ғылыми орыс тілінің негіздері салынды. 1752-1754 жылдары ол физикалық химияның тіпті ерекше жаңа және өзгеше курсын дайындап, дәрістер оқыды, шындығында, ол мұнымен жаңа ғылымның негізін қалады.

Оның жаратылыстанудың дамуына қосқан үлесіне баға жетпейді. Ломоносов жылу мен газдардың кинетикалык теориясының негізін қалаушылардың бірі, материя мен қозғалыстың сақталу заңының авторы, алғаш рет температураның абсолюттік нөлінің барлығын алдын ала болжады. Ломоносов алғаш рет электр мен жарық құбылыстарының байланысы туралы, солтүстік шұғыласының электрлік табиғаты туралы ойды айтты, жарықтың толқындық теориясын қорғады.

Ғалым өз артына өте мол идеялар қалдырды, бұлар ол өмірден өткен соң да 100-150 жылдар бойы ғылым тарапынан жүзеге асырылды. Нақты мысалдар келтірейік. "Таразының электрлендірілген тостағанының темір плитаға тартылатындығын" бақылап жазып, Ломоносов "таразымен электр күшін өлшеуге болады" деген қорытынды жасайды. Шындығында, бұл идеяның лорд Кельвин мен У. Томсонның тарапынан абсолюттік электрометр арқылы жүзеге асырылғанын біз тарихтан білеміз. Электрмен шұғылдана отырып, Ломоносов былай деп белгілейді: "Жарық сәулесі электрленген шыны мен суда басқаша сына ма? -осыған тәжірибе жасау керек". Мұндай тәжірибені кейінірек 1875 жылы Керр жасап, электр өрісінде сәуленің екі түрлі сынатынын ашты.

Ломоносов органикалық және органикалық емес табиғаттың барлық құбылыстарын бірыңғай көзқарастан түсіндіретін табиғаттың орасан күрделі философиясын жазуды армандаған жан-жақты және терең ойлы философ болды. Өз зерттеулерінде ол мына негізгі идеяны қатал басшылыққа алды: "Табиғат өз заңдарын берік сақтайды және ол барлық жерде бірдей" уақыт, сәулелену мен зат туралы түсініктерімізді түбірінен өзгертті.

Эйнштейннің гравитациялық өріс теориясы. Салыстырмалықтың жалпы теориясы

1916 жылы Эйнштейн өзінің салыстырмалықтың жалпы теориясын жасап шығарып, физикалық ұғымдарда — бұл жолы гравитациялық өзара әсер туралы — тағы бір төңкеріс жасады. Бұл теорияның "фундаменті" 1907 жылы Эйнштейн эквиваленттілік принципін тұжырымдаған кезде "салынған" еді. Осы принциптің мәнін анықтайық.

Ньютонның екінші заңына қатысты "масса" термині инерттік масса мағынасында дененің қозғалыс қалпының кез келген өзгеруіне оның (дененің) кедергісінің мөлшерін білдіреді. Бірақ ньютондық бүкіләлемдік тартылыс заңындағы "масса" ұғымының мағынасы басқа - бұл тартылушы масса немесе гравитациялық масса. Әуелде Галилей де гравитациялық өрістегі барлық денелер олардың салмағына қарамастан бірдей үдеуге ие болатынын айтқан. Бұдан инерттік және гравитациялық массалардың тендігі шығады. Олардың тендік фактісінің өзін және гравитациялық өрісте барлық денелердің бірдей үдеумен құлайтындығын кейде эквиваленттіліктің әлсіз принципі деп те атайды.

Гравитациялық өрістердің көрсетілген қасиеті гравитациялық өрістегі денелер қозғалысы мен қайсыбір сыртқы өрісте орналаспаған, бірақ есептеудің инерциялық емес жүйесі көзқарасынан қарастырылатын де-нелер қозғалысының арасындағы маңызды ққсастықты анықтауға мүмкіндік береді. Есептеудің инерциялық емес жүйесіндегі қозғалыстың қасиеттері гравитациялық өріс бар болғандағы инерциялық жүйедегі тәрізді. Есептеудің инерциялық жүйесіндегі қозғалыс кейбір гравитациялық өріске эквивалентті. Бұл жағдайды эквиваленттік принципі деп атайды. Егер сіз лифтінің жабық кабинасында тұрсаңыз (Эйнштейннің келтірген мысалы), онда сіздің үдемелі қозғалыстың әсерінен тартылыстың ықпалын сезбейсіз. Мұндай жабық кабинада тартылысқа қатысты құбылыстарды үдемелі қозғалысқа тән құбылыстардан айыруға сізге мүмкіндік беретін ешқандай тәжірибелерді жа-сау мүмкін емес. Кішкене жабық кабинаның ішінде гравитация мен шапшаң қозғалыс әсері байқалмайды.

Эквиваленттік принципі салдарының бірі - тартылушы массаның маңында жарық сәулелерінің (фотондардың) ауытқуы, ал тартылушы масса шығаратын жарық қызыл түске ығысуы керек. Бұл тәжірибемен дәлелденген.

Салыстырмалықтың жалпы теориясындағы басқа бір шешуші жағдай кеңістік-уақыттың қисықтығы ұғымы болды. Эйнштейн үлкен салмақты денелердің қасында барлық кеңістік-уақыт қисаюы керек деп болжады (тек кеңістік қана емес) және жарық сәулелері мен бөлшектер уақыт кеңістігінде ең қысқа жолмен - геодезиялық сызықтармен (сферадағы геодезиялық сызық - бұл доға) жылжитын болады. Басқа сөзбен айтсақ, тартылу дегеніміз салмақты үлкен денелердің маңындағы кеңістік-уақыттың геометриялық қасиеттерінің салдары. Дене неғұрлым салмақты және оның тығыздығы жоғарырақ болса, ол өзін қоршаған кеңістік-уақытты соншалық кебірек қабыстырады, ал бұдан көрші денеге соншалықты көбірек тартылыс күші әсер етеді.

А. Уилер, американдық физик-теоретик, салыстырмалықтың жалпы теориясының дәл сипаттамасын берді: "Зат кеңістікке оның қалай қабысу керектігін айтады, ал кеңістік затқа оның қалай жылжу керектігін айтады".

Салыстырмалықтың жалпы теориясы кеңістік, уақыт, Әлем туралы біздің түсініктерімізді түбірінен өзгертті. Ол қандай да болмасын центризмнен бас тартуға әкелді. Метагалактика - немесе біз бақылай алатын барлық астрономиялық біртұтас бүтін Әлеміміз біртекті және изотропты даму барысындағы шексіз космологиялық модель түрінде бейнелене бастады.

1926 ж. австрия физигі Э. Шредингер материя толқынын сипаттайтын математикалық теңдеуді (Шредингер теңдеуі) тапты. Луи де Бройльдің бөлшектер мен толқындардың "дуализмі" туралы батыл ойы материя мен жарықтың қасиеттерін біртұтастық жағдайда қарастыратын теорияны жасауға мүмкіндік жасады. Осы жағдайда жарық кванты микроәлем құры-лымының айрықша бір күйі ретінде түсінілді. Алғашқы уақытта Луи де Бройльдің гипотезасы тәжірибе жүзінде дәлелдеуді қажет етті. Материяның толқындық қасиетінің бар екенін дәлелдеуде 1927 ж. американдық физиктер К. Дэвидсон мен Л. Джермердің электрондардың дифракциясын анықтауының үлкен маңызы болды. Кейінірек нейтрондардың, атомдардың жоне молекулардың да диф-ракциясын анықтауға арналған тәжірибелік жұмыстар жүргізілді. Тәжірибелік барлық нәтижелер Луи де Бройльдің гипотезасын растады.

Сонымен, жарық бөлшек ретінде де, толқын ретінде де әрекет ете алады, басқаша айтқанда, жарық дуализм қабілетіне ие. Жарықтың бұл қасиетінің дәлелдерінің бірі интерференция болып табылады. Жарықтың интерференциясы - бұл жарықтың екі сәулесі бірінің үстіне бірі салынатын физикалық құбылыс. Бұл жағдайда экранда кезектесіп орналасқан қара және ашық жолақтардың суреті пайда болады. Интерференциялық суретті жарықтың толқындық қасиеттері негізінде де, не жарықты фотондар - бөлшектер ретінде де қарастырып есептеуге болады. Кванттық бейнелеуден шығатыны - экранның бір бөліктерінде (ашық жолақтарға сәйкес келетін) фотондарды табу ықтималдығы көбірек, ал басқа бөліктерінде (қара жолақтар) - азырақ.

Кванттық механиканың негізгі идеясы микроәлемде оқиғалардың ықтималдығы туралы ұғымның анықтауышы болатындығында. Микроскоптық деңгейде (сөз фотондар немесе заттардың қарапайым бөлшектері туралы болса) біз нақты эксперименттің нәтижесін дәл болжап айта алмаймыз (мысалы, экранда фотон түсуге тиісті нүктені көрсету). Біздің бар істей алатынымыз - бұл тек тәжірибенің әр түрлі қорытындыларының ықтималдығын есептеп шығару. Бөлшектердің саны өте көп болғанда ғана біздің эксперимент барысы туралы болжамдарымыз қажетті дәлдікке ие болады. Бұл терең тұжырым біздің оқиғалардың дамуын болжау мүмкіндіктеріміздің шектеулі екендігін білдіреді.

Кванттық теорияның бұл өзіндік ерекшелігіне 1927 жылы айқындық енгізген неміс физигі, әйгілі белгісіздік принципінің авторы Гейзенберг (1901-1976) болды. Бұл принцп бойынша бөлшектердің бірін-бірі толықтырып тұрған екі сипаттамасын, мысалы, оның жылдамдығы мен координаталарын бір мезгілде дәл өлшеу мүмкін емес. Гейзенберг принципі негізді және өте маңызды.

Гейзенберг өз принципін гипотетикалық микроскоп үлгісінде көрнекі түрде түсіндірді ("Атом ядросының физикасы"). Егер біз импульсінің дәл мәні белгілі болған электронның координатасын анықтағымыз келсе, онда электронды көріп, оның орнын анықтау үшін біз оған жарық түсіруіміз керек, басқаша айтсақ, оған фотондар шоғырын бағыттауымыз қажет болар еді. Бірақ фотондар электрондармен қақтығысып, оған өз энергиясының бір бөлігін береді де, мұнымен оның импульсін белгісіз көлемге өзгертіп жібереді. Осылайша біз бөлшектің нақты координатасын өлшейміз, бірақ оның импульсі белгісіз болып шығады.

55)Табиғаттағы элементар бөлшектер: Физиканың даму барысында элементар бөлшектер ұғымы бiраз өзгерiске ұшырады. Алғашқы кезде элементар деп iшкi құрылымы жоқ, басқа құрамдас б&#