Девочка делает уроки. Рассчитай силу, с которой воздух давит на раскрытую тетрадь, если её ширина равна 28 см, а длина — 20 см.
(Принять атмосферное давление за 101300Па).

ответ (округли до десятых): сила, с которой воздух давит на раскрытую тетрадь, F≈
кН.

Плавлениенет такого твердого тела, которое сколько угодно противостояло бы повышению температуры. рано или поздно твердый кусочек превращается в жидкость; правый, в некоторых случаях нам не удастся добраться до температуры плавления - может произойти разложение.по мере возрастания температуры молекулы движутся все интенсивнее. наконец, наступает такой момент, когда поддержание порядка "среди сильно "раскачавшихся" молекул становится невозможным. твердое тело плавится. самой высокой температурой плавления обладает вольфрам: 3380°с. золото плавится при 1063°с, железо - при 1539°с. впрочем, есть и легкоплавкие металлы. ртуть, как хорошо известно, плавится уже при температуре -39°с. органические вещества не имеют высоких температур плавления. нафталин плавится при 80°с, толуол - при -94,5°с.измерить температуру плавления тела, в особенности если оно плавится в интервале температур, которые измеряют обычным термометром, совсем нетрудно. совсем не обязательно следить глазами за плавящимся телом. достаточно смотреть на ртутный столбик термометра. пока плавление не началось, температура тела растет (рис. 4.5). как только плавление начинается, повышение температуры прекращается, и температура останется неизменной, пока процесс плавления не закончится полностью.как и превращение жидкости в пар, превращение твердого тела в жидкость требует тепла. необходимая для этого теплота называется скрытой теплотой плавления. например, плавление одного килограмма льда требует 80 ккал.лед относится к числу тел, большой теплотой плавления. плавление льда требует, например, в 10 раз больше энергии, чем плавление такой же массы свинца. разумеется, речь идет о самом плавлении, мы здесь не говорим, что до начала плавления свинца его надо нагреть до +327°с. из-за большой теплоты плавления льда замедляется таяние снега. представьте себе, что теплота, плавления была бы в 10 раз меньше. тогда весенние паводки приводили бы ежегодно к невообразимым бедствиям.итак, теплота плавления льда велика, но она же и мала, если ее сравнить с удельной теплотой парообразования в 540 ккал/кг (в семь раз меньше). впрочем, это различие совершенно естественно. переводя жидкость в пар, мы должны оторвать молекулы одну от другой, а при плавлении нам приходится лишь разрушить порядок в расположении молекул, оставив их почти на тех же расстояниях. ясно, что во втором случае требуется меньше работы.наличие определенной точки плавления есть важный признак кристаллических веществ. именно по этому признаку их легко отличить от других твердых тел, называемых аморфными или стеклами. стекла встречаются как среди неорганических, так и среди органических веществ. оконные стекла делаются обычно из силикатов натрия и кальция; на письменный стол кладут часто органическое стекло (его называют еще плексиглас).аморфные вещества в противоположность кристаллам не имеют определенной температуры плавления. стекло не плавится, а размягчается. при нагревании кусок стекла сначала становится из твердого мягким, его легко можно гнуть или растягивать; при более высокой температуре кусок начинает изменять свою форму под действием собственной тяжести. по мере нагревания густая вязкая масса стекла принимает форму того сосуда, в котором оно лежит. эта масса сначала густа, как мед, потом - как сметана и, наконец, становится почти такой же маловязкой жидкостью, как вода. при всем желании мы не можем здесь указать определенной температуры перехода твердого тела в жидкое. причины этого лежат в коренном отличии строения стекла от строения кристаллических тел. как говорилось выше, атомы в аморфных телах расположены беспорядочно. стекла по строению напоминают жидкости, уже в твердом стекле молекулы расположены беспорядочно. значит, повышение температуры стекла лишь увеличивает размах колебаний его молекул, дает им постепенно все большую и большую свободу перемещения. поэтому стекло размягчается постепенно и не обнаруживает резкого перехода "твердое" - "жидкое", характерного для перехода от расположения молекул в строгом порядке к беспорядочному расположению.когда речь шла о кривой кипения, мы рассказали, что жидкость и пар могут, хотя и в неустойчивом состоянии, жить в чужих областях - пар можно переохладить и перевести влево от кривой кипения, жидкость - перегреть и оттянуть вправо от этой кривой.возможны ли аналогичные явления в случае кристалла с жидкостью? оказывается, аналогия тут неполная.если нагреть кристалл, то он начнет плавиться при своей температуре плавления. перегреть кристалл не удастся. напротив, охлаждая жидкость, можно, если принять некоторые меры, сравнительно легко "проскочить" температуру плавления. в некоторых жидкостях удается достигнуть больших переохлаждений. есть даже такие жидкости, которые легко переохладить, а трудно заставить кристаллизоваться. по мере охлаждения такой жидкости она становится все более вязкой и наконец затвердевает,не кристаллизуясь.

Термоядерные реакции

Thermonuclear reactions

    Термоядерные реакции − реакции слияния (синтеза) лёгких ядер, протекающие при высоких температурах. Эти реакции обычно идут с выделением энергии, поскольку в образовавшемся в результате слияния более тяжёлом ядре нуклоны связаны сильнее, т.е. имеют, в среднем, бoльшую энергию связи, чем в исходных сливающихся ядрах. Избыточная суммарная энергия связи нуклонов при этом освобождается в виде кинетической энергии продуктов реакции. Название “термоядерные реакции” отражает тот факт, что эти реакции идут при высоких температурах (>107–108 К), поскольку для слияния лёгкие ядра должны сблизиться до расстояний, равных радиусу действия ядерных сил притяжения, т.е. до расстояний ≈10-13 см. А вне зоны действия этих сил положительно заряженные ядра испытывают кулоновское отталкивание. Преодолеть это отталкивание могут лишь ядра, летящие навстречу друг другу с большими скоростями, т.е. входящие в состав сильно нагретых сред, либо специально ускоренные.

    Ниже приведены несколько основных реакций слияния ядер и указаны для них значения энерговыделения Q. d означает дейтрон − ядро 2Н, t означает тритон − ядро 3Н.

d + d → 3He + n + 4.0 МэВ,

d + d → t + p + 3.25 МэВ,

t + d → 4He + n + 17.6 МэВ,

3He + d → 4He + p + 18.3 МэВ.

Реакция слияния ядер начинается тогда, когда сталкивающиеся ядра находятся в области их взаимного ядерного притяжения. Чтобы так сблизиться, сталкивающиеся ядра должны преодолеть их взаимное дальнодействующее электростатическое отталкивание, т.е. кулоновский барьер. Скорость реакции слияния крайне мала при энергиях ниже нескольких кэВ, но она быстро растет с ростом кинетичской энергии ядер, вступающих в реакцию. Соответствующие эффективные сечения реакций в зависимости от энергии дейтрона приведены на рис. 1.



Рис. 1. Зависимость эффективных сечений реакции слияния

от энергии дейтрона.

    Самоподдерживающиеся термоядерные реакции являются эффективным источником ядерной энергии. Однако осуществить их на Земле сложно, так как для этого нужно удерживать высокие концентрации ядер при огромных температурах. Необходимые условия для протекания самоподдерживающихся термоядерных реакций имеются в звёздах, где они являются главным источником энергии. Так внутри Солнца, где находятся ядра водорода при плотности ≈100 г/см3 и температуре 107 К, идёт цепочка термоядерных реакций превращения четырёх протонов (ядер водорода) в ядро гелия-4 (4Не). При каждом таком превращении выделяется энергия 26.7 МэВ. Эта цепочка реакций (называемая протон-протонной) начинается с реакции (1) и приведена на рисунке.



Протон-протонная цепочка.

    На Земле самоподдерживающиеся термоядерные реакции с выделением огромной энергии осуществлялись в течение очень короткого времени (10-7–10-6 сек) при взрывах водородных бомб. Одной из основных термоядерных реакций, обеспечивающих энерговыделение при таких взрывах, является реакция слияния двух тяжёлых изотопов водорода (дейтерия и трития) в ядро гелия с испусканием нейтрона:

2Н + 3Н  4Не + n.

При этом освобождается энергия 17.6 МэВ.

    В настоящее время ведутся работы по созданиютермоядерного реактора, где ядерную энергию в промышленных масштабах предполагается получать за счёт управляемого термоядерного синтеза