1 / 18

Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza

Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza. Ewa Tylka WPPT Fizyka Techniczna. Plan prezentacji:. Masa spoczynkowa a masa relatywistyczna Energia w przypadku klasycznym i relatywistycznym Doświadczenie Francka – Hertza Wyniki Podstmowanie.

loe
Download Presentation

Defekt masy Doświadczenie Francka – Hertza

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

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

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

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

  4. Czas własny Czteroprędkość Czteropęd

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

  6. Korzystając z zasady zachowania czteropędu dla każdego UI możemy sformułować definicję energii relatywistycznej : energia E swobodnie poruszającego się ciała o czteropędzie p = ( p , p4 ) jest równa: => W przypadku relatywistycznym v << c => Energia przyjmie postać : Z punktu widzenia fizyki klasycznej nieistotna stała

  7. Rozważmy sprężyste zderzenie dwóch atomów o masach: m1p , m2p i prędkościach: v1p , v2p przed zderzeniem oraz m1k , m2k i v1k , v2k po zderzeniu : Jeżeli zderzenie nieralywistyczne : Stąd : Zgodnie z założeniami fizyki klsycznej :

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

  9. Doświadczenie Francka - Hertza W 1914 r James Franck i Gustaw Hertz przeprowadzili doświadczenie z parami rtęci : atom rtęci 20280Hg mep = mek Ep = -10,42eV E1 = -5,54eV Δ THg = - 4,88 eV W 1925 roku obaj naukowcy otrzymali nagrodę Nobla.

  10. Image courtesy of Kansas State University

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

  12. Defekt masy • Deficyt masy - różnica Δm między sumą mas nukleonów wchodzących w skład jądra atomowego, a masą jądra. Iloczyn niedoboru masy i kwadratu prędkości światła w próżni jest równy energii wiązania jądra, ΔE : • gdzie: • gdzie: •                      - nuklid zawierający N neutronów i Z protonów • (N + Z = A) • mp = 1,00727 - masa protonu • mn = 1,00866 - masa neutronu • mE - masa jądra nuklidu • c = 3·108 m/s - prędkość światła w próżni • jednostce masy atomowej (1 u = 1,66053873(13)·10-27 kg) odpowiada energia 931 MeV.

  13. Energia uwalniana w typowych rakcjiach chemicznych : H 2 + H 2 + O2  H 2O + H 2O EK – EP ≈ 5 eV Energia uwalniana w rakcjiach jądrowych : n + 235 U 90 Kr + 143 Ba + n + n + n EK – EP ≈ 200 MeV ( MP – MK ) / M ≈ 0,001

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

  15. Energia spoczynkowa a energia kinetyczna Energia kinetyczna :

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

  17. Wszystkie procesy fizyczne oddające energię tracą masę np.: • synteza jądrowa - źródło energii gwiazd • rozszczepienie jąder atomowych - źródło energii w elektrowniach atomowych i bombach atomowych • rozpady promieniotwórcze - jedno ze źródeł energii ogrzewającej ziemię (od wewnątrz) • kreacja par - źródło materii we wszechświecie • anihilacja • promieniowanie elektromagnetyczne (cieplne i widzialne) Słońca . Słońce oddając energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego traci masę w tempie: m = L/c² = 4x109 kg/s.

  18. Literatura • Tajlor J.F. , Mechanika klasyczna, t.2 • http://pl.wikipedia.org/wiki/Deficyt_masy • http://library.thinkquest.org/19662/high/pol/exp-franck-hertz.html • http://library.thinkquest.org/28383/nowe_teksty/html/2_16.html • http://www.ftj.agh.edu.pl/~wolny/Wca8cbbf8b3238.htm • http://en.wikipedia.org/wiki/Franck_Hertz_experiment • http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frhz.html • http://dev.physicslab.org/Document.aspx?doctype=3&filename=AtomicNuclear_FranckHertzExperiment.xml

More Related