Atomai. Branduolinės reakcijos. Metalų laidumas

 1.1 Atomu saveikos molekuleje samprata: Molekulė – mažiausia medžiagos dalelė, turinti esmines tos medžiagos chemines savybes. Ji susideda iš tokių pat ar skirtingų atomų.Atomus molekulėje į patvarią daugiaatomę sistemą sieja atomų sąveika, kuri dar vadinama cheminiu ryšiu. Atomams susijungus į molekulę, jos optinis spektras labai skiriasi nuo atominio spektro, o būdingasis Rentgeno spektras nepakinta.Vadinasi tarpatominę sąveiką molekulėse lemia atomų valentiniai elektronai. Molekulės tarpatominių ryšių tipai: joninis ir valentinis. Joninis ryšys. Molekulėse kuriose sąveikaujantys atomai yra pavirtę priešingo ženklo krūvį turinčiais jonais, vadinamos joninėmis. Tarpatominis ryšys, pasireiškiantis šių jonų elektrostatine trauka, vadinamas, joniniu. Darbas, kurį reikia atlikti norint išstumti šį elektroną iš atomo, vadinamas jonizacijos energija ir lygus apie 5,1 eV. Išsiskyręs energijos kiekis vadinamas elektroninio giminingumo energija. Išardant molekulę, reikia atlikti darbą A=Vd. Jis vadinamas molekulės disociacijos darbu. Joninis ryšys gali susidaryti tik tarp atomų, kurių elektronų išorinio sluoksnio s ir p posluoksniai labai skirtingai užpildyti elektronais. Valentinis ryšys. Gamtoje egzistuoja ir iš vienodų atomų sudarytos molekulės, pvz. H2, O2, N2. Valentinio rysio susidaryma lemia spinu orientacija. Kai jie antilygiagretūs, tai atomams suartėjant, sistemos energija pastebimai mažėja ir susidaro cheminis ryšys. Tuomet persiklojant elektrono krūvio debesims, jų krūvio tankis erdvėje tarp branduolių labai padidėja. Galima sakyti, kad kiekvienas elektronas vienu metu priklauso abiem branduoliams. Šis ryšys tarp atiomų vadinamas valentiniu ar kovalentiniu. Kai elektronų sukiniai lygiagretūs, jų krūvio debesų tankis tarp atomų sumažėja, ir cheminis ryšys tarp atomų nesusidaro. 1-2. Pasiskirstymo funkcija. Bozes-Einsteino, Fermio-Dirako skirtiniai.Bozonai ir fermijonai. f(w) parodo vidutini daleliu skaiciu, kurios uzima busenas su energija w Jei turime energijos intervale w, w+dw, tai tokiome intervale galimu skaicius yra proporcingas energijos intervalui G(w)=dw G(w)=g(w)*dw, G-busenu tankis, parodo busenu skaicius vienetiniame energijos intervale.Daleliu skaicius, kuriu energija yra w, n+dn bus dN dN=f(v)g(N)dw Daleles, kurios sukinio kvantini skaiciu S turi pusines reiksmes vad. Fermionais, todel galios Fermi-Dirako desnis. Daleles, kuriu S yra sveiki skaiciai vadinami bozonais, joms galios einsteino statistika. Boze-Einsteino kvantine statistika: galioja dalelems su sveiku sukiniu- bozonams.Joms galioja Pauli draudimo principas, t.y. kiekvienoje kvantu busenoje gali buti bet kiek tu daleliu.. . i-kvantiniu skaiciu aprasanciu daleles buvi rinkinys μ-cheminis potencialas k- Bolcmano konstanta Jei dujos isretintos tai e((Ec-μ)/kT))>>1 Jei μ=0 tai sistema yra su kintamu daleliu skaiciumi. Fermio ir Dirako pasiskirstymas: Jei kvantinę sistemą sudaro tokios dalelės, kurių būsena aprašoma antisimetrinėmis banginėmis funkcijomis (pvz. elektronai), tuomet sistemoje negali būti dviejų visais vienodais kvantiniais skaičiais aprašomų dalelių. Šitokios dalelės vadinamos Fermio dalelėmis arba fermionais. Dėl to kiekvienai energijos vertei wi susumavus lieka tik du nariai, atitinkantys dalelių skaičių ni = 0 ir ni = 1. Abiem šiais atvejais būsenų skaičius (ni) = 1. Atsižvelgę i tai rašome Fermio ir Dirako pasiskirstymą: Funkcija f(wi) rodo energijos lygmens užpildymo tikimybę. 1.3 Atomo branduolio nukleoninis modelis.(mase,kruvis,spindulys..ir kt.)Atradus atomo branduoli paaiskejo kad butent jis kinta radiaktyviojo skilimo metu. Is to tampa aiksu , kad atomo branduolys yra sudetinis. Rezerfordas  dalelemis apsaudydamas azoto branduolius atrado protona.O Cedvikas tirdamas branduolines reakcijas atrado neutrona. Abi sios branduolio sudetines dalys vad. nukleonais. Branduolio mase vad. p+ ir n0 skaicius branduolyje ir zymimas A(mases skaicius).U. mozlis eksperimentiskai irode, kad atomo branduolio elektros kruvis yra tiesiog proporcingas atomo eiles numeriui Z periodineje elementu lenteleje ir isreiskiamas sandauga Ze. Todel keiciantis branduolio kruviui, vienas cheminis elementas virsta kitu. Visu cheminiu elementu branduolio tankis yra mazdaug vienodas b=1017kg/m3. Branduoli galima laikyti rutuliu, kurio R –spindulys priklauso nuo nukleonu skaiciaus.R1,310­-15A1/3; Protonas budamas vandenilio branduoliu turi magnetini momenta: Mp=2.79 mN –branduolio magnetonas 1.4Branduoliu savasis dalijimasis.Spontanines ir valdomos branduolines reakcijos Dalijimosi metu atsiranda greitieji neutronai – kiekvieno jų vidinė energija apie 2 MeV. Tačiau po keleto susidūrimų su atomo branduoliais šių neutronų energija sumažėja – ji nesiekia 1 MeV. Sprogstant vandenilinei bombai, vyksta trumpalaikė intensyvi nevaldoma lengvųjų branduolių jungimosi reakcija. Sintezės reakcijai valdyti reikia tam tikrame tūryje gauti ir gana ilgą laiką palaikyti per 108 K temperatūrą. Tokią temperatūrą galima gauti praleidžiant pro medžiagą labai stiprią elektros srovę. Kad tokioj temperatūroj nesusidarytų neleistinai didelis slėgis, medžiagos tankis imamas milijonus kartų mažesnis už normalųjį. Tokioj temperatūroj medžiaga yra plazmos būsenoj. Taigi valdomoms termobranduolinėms reakcijoms gauti reikia pirma išspręsti superaukštųjų temperatūrų gavimo problemą. Aukštos temperatūros plazma, besiliesdama su indo sienelėm, vėsta, o indo medžiaga garuoja, todėl reikia sugebėti izoliuoti plazmą nuo indo sienelių. Kad nereiktų izoliuoti plazmos išlydžio vamzdelio galuose, jis daromas toroido pavidalo. Tokio tipo termobranduolinių reakcijų reaktorius vadinamas tokamaku. Pirmojo tipo reaktoriuose išorinio šaltinio energija reikalinga tik sintezės reakcijos įžiebimui. Toliau ją palaiko reakcijos metu išsiskyrusi energija. Kito tipo termobranduoliniuose reaktoriuose sintezės reakcijai palaikyti būtinas nuolatinis išorinės energijos šaltinis. 1-5. Kvarku samprata. Visi hadronai sudaryti is fundimentalesniu daleliu-kvarku.Manoma, kad egzistuoja 6 tipu kvarkai ir taip pat antikvarku. Kvarku spalva: kad kai kuriu daleliu kvarkine sandara nepriestarauja Paulio principui, kvarkams priskiriamas kvantinis skaicius- spalvaJo simboliniai terminai –geltona , melyna ir raudona spalva. O kvarku sio kvantinio skaiciaus skirtingos vertes zymimos ir oranzine, zalia spalva.tada taikomas bespalviskumo principas. Zavusis kvarkas, jam atskirti nuo kitu kvarku naudojamas kvantinis skaicius C, vadinamas zaviuoju arba sarmu. Kvarkai tarpusavy apsikeicia gluonais ( stipriaisiai nesikliais) ir tai lemia stipria saveika. Keiciantis gluonais, pakinta kvarko spalva, bet ne tipas.Tuo tarpu hadronas bet kuriuo metu islieka bespalvis. 2.1 MOLEKulių spektrų samprata. Elektromagnetiniai absorbcijos, emisijos ar kombinacinio išsklaidymo spektrai, susidarantys dėl kvantinių šuolių tarp laisvosios ar silpnai su kitomis sąveikaujančios molekulės energijos lygmenų, vadinamas molekuliniais. Norint nustatyti šių spektrų dėsningumus, reikia žinoti molekulės energijos išraišką. Atome elektrono būseną nusako 4 kvantiniai skaičiai. Molekulė gali judėti sudėtingiau už pavienį atomą: ji gali suktis arba atomai molekulėje gali virpėti. Taigi molekulės būsenai nusakyti reikia daugiau ir kvantinių skaičių negu atomo būsenai nusakyti. Laisvosios molekulės energija W susideda iš tokių dėmenų: jos masės centro slenkamojo judėjimo energijos Ws, molekulę sudarančių atomų branduolių energijos Wb, elektronų judėjimo ir sąveikos energijos We atome, molekulės kaip visumos sukamojo judėjimo energijos Wr ir molekulę sudarančių atomų branduolių virpėjimo apie jų pusiausvyros padėtį energijos Wv. Pilnutinė energija W=Ws+Wb+We+Wv+Wr. Molekulės kaip ir šiaip laisvosios dalelės slenkamojo judėjimo energija Ws yra nekvantuota ir ji spektrams įtakos neturi. Pastebimos įtakos molekuliniams spektrams neturi ir branduolių energija Wb, todėl į šiuos dydžius nekreipiame dėmesio. Svarbiausius dėsningumus lemia energijos W’=We+Wv+Wr pokyčiai. Rotaciniai energijos lygmenys. Mokulę laikykime absoliučiai standžia ir besisukančia apie atomus jungiančiai tiesei statmeną ašį, kuri eina pro molekulės masių centrą. Šios ašies atžvilgiu molekulės inercijos momentą pažymėkime Iz. Tuomet molekulės sukamojo judėjimo energija Čia L – molekulės rotacijos judesio kiekio momentas. Jis kvantinėje mechanikoje išreiškiamas lygybe, todėl čia jį užrašysime šitaip: (J=0, 1, 2, …) Jis vadinamas rotaciniu kvantiniu skaičiumi. Molekulės, kurios rotacinė būsena nusakoma dydžiu J, sukamojo judėjimo energija išreiškiama taip: Nuo molekulės sandaros priklausantis ir energijos vienetais matuojamas dydis B vadinamas molekulės rotacijos konstanta. Skirtumas tarp gretimų rotacinės energijos lygmenų yra šitoks: Jis yra 10-5-10-3eV eilės. Iš judesio kiekio momento tvermės dėsnio galimi tik šuoliai į gretimą rotacinės energijos lygmenį. Vibraciniai energijos lygmenys. Ryšys tarp atomų molekulėje yra tamprusis. Nuotoliui tarp atomų centrų pakitus dydžiu r-r0, atsiranda link pusiausvyros padėties nukreipta kvazitamprioji jėga – dėl to kiekvieno atomo branduolys virpa apie savo pusiausvyros padėtį (r=r0). Jeigu virpesių amplitudė palyginti su r0 yra labai maža, tai jie yra harmoniniai ir jiems tinka harmoniniai osciliatoriaus dėsningumai. Tokio osciliatoriaus energija išreiškiama lygtimi: (v=0, 1, 2, ..); v-vibracinis kvantinis skaičius, 0 – nuo virpančios dalelės masės m ir sistemos kvazimetampriosios konstantos priklausantis virpėjimo dažnis. Nuotolis tarp gretimų vibracinės energijos lygmenų yra vienodas ir lygus Šis skirtumas yra 10-2-10-1 eV eilės. Esant dideliems vibraciniams kvantiniams skaičiams v, atomų sąveikos potencinė energija V(r) kinta ne parabolės dėsniu, vadinasi virpesiai yra anharmoniniai. Molekulės elektronų lygmenys – tai atomo energijos lygmenys. Labiausiai ši energija priklauso nuo pagrindinio kvantinio skaičiaus n. Kai kvantinio šuolio metu kinta n, tai elektronų energijos pokytis We yra keleto eV eilės ir gaunamas regimasis ar ultravioletinis spinduliavimas. 2.2 Metalai, puslaidininkiai ir dielektrikai juostines teorijos poziuriu.Kietojo kuno juostines teorijos paziuriu skirtingas ivaoriu kietuju kunu elektrines savybes galima paaiskinti siomis priezastimis: 1.skirtingo plocio draustinemis energijos juostomis. 2.Tuo kad energijos juostos nevienodai uzpildytos elektronais.Kad kietasis kunas butu laidus turi buti laisvuju energijos lygmenu I kuriuos pasalinio elektrinio lauko jegos galetu perkelti alektronus. Metaluose virsutine juosta (velentine) turinti tik is dalies uzpildyta juosta elektronais.Joje yra laisvuju energijos lygmenu.Gaves maza energijos prieda elektronas gali persoktii kita toje pacioje juostoje.Toks kunas yra elektros sroves laidininkas..Metalu valentine juosta yra kartu ir laidumo juosta.jo valentine juosta uzpildyta elektronais juosta is dalies persikloja su laisvaja(laidumo) juosta (budinaga sarminiams zemes metalams.) Kietieji kunai, kuriu elektronu busenu energijos spektra sudaro tik valentine ir laidumo juostas, yra puslaidininkiai ir dielektrikai.tai priklauso nuo ju draustines juostos plocio W. Jei laidumo juosta nuo valentines juostos skiria nedidelio plocio draustine juosta [W3eV, tai erdvines gardeles mazguose esanciu daleliu siluminis judejimas negali perkelti elektronu is valentines I laidumo juosta.Toks kristalas –dielektrikas.Juostines teorijos poziuriu metalai skiriasi nuo dielektriku tuo,kad T=0K temp metalu laidumo juostoje nera.Dielektriku ir puslaidininkiu skirtuma apibudina draustines juostos plotis W. 2.3 Atomo branduolio mase, kruvis, spindulys, tankis, sukinys ir magnetinis momentas: Branduolio mase vad. p+ ir n0 skaicius branduolyje ir zymimas A(mases skaicius).U. Mozlis eksperimentiskai irode, kad atomo branduolio elektros kruvis yra tiesiog proporcingas atomo eiles numeriui Z periodineje elementu lenteleje ir isreiskiamas sandauga Ze. Todel keiciantis branduolio kruviui, vienas cheminis elementas virsta kitu. Taigi atomo branduolio elektros krūvis yra pati svarbiausia jo charakteristika. Visu cheminiu elementu branduolio tankis yra mazdaug vienodas b=1017kg/m3. Branduolį galima laikyti rutuliu, kurio spindulys R priklauso nuo nukleonų skaičiaus A: R1,310­-15A1 .Protonas budamas vandenilio branduoliu turi magnetini momenta: Mp=2.79 mN –branduolio magnetonas 2.4 Branduoliniu reakciju samprata, tipai, ju efektyvusis skerspjuvis: Branduolinėmis reakcijomis vad atomų br, dalyvaujančių stipriojoje sąveikoje su kt br ar elementr dalelėmis, kitimas. Br reakcija vyksta pagal schemą: X+aY+b Dalelėmis a ir b gali būti neutronas(n) protonas (p) deutronas(d)  dalelė ir  fotonas. Vienose br reakcijose energija iškiriama o kitose sugeriama, pirm vadinamos egzoterminėmis o antros endoterminėmis. Br reakcijoje dalyvaujančių dalelių stipriosios sąveikos tikimybė išreiškiama br reakcijos efektyviuoju sklersmeniu  santykis N/N0 reiškia tikimybę , kad lekianti pro medž 1 dalelė sukelia br reakciją. Ši tikimybė tiesiog proporcinga dydžiui n arba čia ploto dimenciją turintis proporcingumo koeficientas  vad br reakcijos efektyviupoju skersmeniu Branduolių dalinimosi reakcija. Neutroną sugėręs urano branduolys dalinasi į dvi panašaus dydžio dalis. Taigi priverstinai pasidalijus sunkiam br., susidaro nauji periodinės lentelės viduryje esantys elementai. Urano br padalija tik greitieji elektronai, kurių kin energy ne mažesnė kaip 1MeV, taigi šitokio br dalijimuisi sukelti reikalinga pakankamo didumo energija, vadinama dalijimosi aktyvacijos en arba daliojimosi slenksčiu. Branduolių sintezės reakcija. Reakcijos kuriose lengvųjų elementų branduoliai jungiasi, sudarydami sunkesnius branduolius, vadinamos branduolių sintezės reakcijomis. Jos visų pirma gautos labai aukštose temperatūrose, todėl šio tipo reakcijos dar vadinamos termobranduolinėmis. Kad įvyktų branduolių sintezė, jie turi suartėti iki atstumo r0=2*10 –15m, nuo kurio jau ima veikti stiprioji saveika. Tokiam atstume branduolių elektrostatinės stūmos potencinė energija išreiškiama taip: . 2.5 Daleles ir antidales.Atsiradimas ir anihiliacija.Antimedziagos samprata ir jos egzistavimo galimybe. Vidinės struktūros neturinčios dalelės vadinamos elementariosiomis dalelėmis. Seniausiai atrasta elementari dalelė yra elektronas. Tai stabili dalelė. Jo rimties masė: me=9,109558*10-31 kg. Laisvojo elektrono pilnutinė energija W gali būti ne tik teigiama bet ir neigiama. Esant apibrėžtam elektrono judesio kiekiui p, Dirako lygtis turi sprendinius tik tokiom pilnutinės energijos vertėms: Elektronui susidūrus su pozitronu, jie abu išnyksta (anihiliuoja), t.y. elektronas iš teigiamų energijų lygmens pereina į neigiamų energijų lygmenyje esančią vakansiją. Šį kvantinį šuolį lydi išspinduliavimas fotonų, kurių bendra energija lygi abiejų lygmenų energijų skirtumui. Pozitronas: jo masė, sukinys, elektros krūvio bei savojo magnetinio momento moduliai tokie pat kaip ir elektrono. Tačiau pozitrono elektros krūvis yra teigiamas ir magnetinis momentas antilygiagretus sukiniui, t.y. nukreiptas kitaip nei elektrono. Todėl pozitronas yra elektrono antidalelė. Pozitronui sąveikaujant su elektronu, jie abu išnyksta ir virsta gama kvantais. Šis virsmas vadinamas anihiliacija arba išmedžiagėjimu. Jų anihiliacija vyksta pagal tokią schemą: . Antidalelių fizikinių charakteristikų viena dalis sutampa su jas atitinkančių dalelių charakteristikomis, o kita dalis skiriasi ženklu. Antiprotonas nuo protono skiriasi elektros krūvio ženklu ir savojo magnetinio momento kryptimi. Antiprotonas sąveikaudamas su protonu ar neutronu, anihiliuoja. Vykstant šiam procesui susikuria pionai. Antineutronai taip sąveikaudami su neutronais anihiliuoja ir virsta pionais. Teigiamo piono (+) antidalelė yra neigiamas pionas (-). Antimedžiaga. Pagal kvantinę mechaniką, branduolinės, elektromagnetinės ir kitos jėgos, dėl kurių atomai ir molekulės egzistuoja kaip stabilios sistemos, dalelės ir antidalelės yra visai vienodos. Taigi teoriškai visiškai tikėtina hipotezė, kad iš antidalelių galima sudaryti to paties tipo medžiagų kompleksus, kaip ir iš dalelių. Iš antidalelių sudaryta medžiaga vadinama antimedžiaga. Antiatomas – tai iš antiprotonų ir antineutronų sudarytas antibranduolys ir apie jį skriejantys pozitronai (antielektronai). Kadangi antiatomai sąveikaudami su atomais anihiliuoja, tai Žemės sąlygomis antimedžiaga egzistuoja palyginti trumpai. Tačiau Visatoje jos egzistavimo sąlygos gali būti ir kitokios. Antiatomo energinis spektras tapatus atitinkamo atomo energijos spektrui. Iš čia išplaukia, kad atitinkamų spindulių šuolių metu susidarę antifotonai nesiskiria nuo fotonų, taigi spektroskopiškai neįmanoma nei patvirtinti, nei paneigti antimedžiagos buvimo. 3.1 Molekuliniai spektrai.Rotaciniai, vibraciniai ir elektroniniai energijos lygmenys. Elektromagnetiniai absorbcijos, emisijos ar kombinacinio išsklaidymo spektrai, susidarantys dėl kvantinių šuolių tarp laisvosios ar silpnai su kitomis sąveikaujančios molekulės energijos lygmenų, vadinamas molekuliniais. Norint nustatyti šių spektrų dėsningumus, reikia žinoti molekulės energijos išraišką. Atome elektrono būseną nusako 4 kvantiniai skaičiai. Molekulė gali judėti sudėtingiau už pavienį atomą: ji gali suktis arba atomai molekulėje gali virpėti. Molekulės būsenai nusakyti reikia daugiau ir kvantinių skaičių negu atomo būsenai nusakyti. Laisvosios molekulės energija W susideda iš tokių dėmenų: jos masės centro slenkamojo judėjimo energijos Ws, molekulę sudarančių atomų branduolių energijos Wb, elektronų judėjimo ir sąveikos energijos We atome, molekulės kaip visumos sukamojo judėjimo energijos Wr ir molekulę sudarančių atomų branduolių virpėjimo apie jų pusiausvyros padėtį energijos Wv. Pilnutinė energija W=Ws+Wb+We+Wv+Wr. Molekulės kaip ir šiaip laisvosios dalelės slenkamojo judėjimo energija Ws yra nekvantuota ir ji spektrams įtakos neturi. Pastebimos įtakos molekuliniams spektrams neturi ir branduolių energija Wb, todėl į šiuos dydžius nekreipiame dėmesio. Svarbiausius dėsningumus lemia energijos W’=We+Wv+Wr pokyčiai. Rotaciniai energijos lygmenys. Mokulę laikykime absoliučiai standžia ir besisukančia apie atomus jungiančiai tiesei statmeną ašį, kuri eina pro molekulės masių centrą. Šios ašies atžvilgiu molekulės inercijos momentą pažymėkime Iz. Tuomet molekulės sukamojo judėjimo energija Čia L – molekulės rotacijos judesio kiekio momentas. Jis kvantinėje mechanikoje išreiškiamas lygybe, todėl čia jį užrašysime šitaip: (J=0, 1, 2, …) Jis vadinamas rotaciniu kvantiniu skaičiumi. Molekulės, kurios rotacinė būsena nusakoma dydžiu J, sukamojo judėjimo energija išreiškiama taip: Nuo molekulės sandaros priklausantis ir energijos vienetais matuojamas dydis B vadinamas molekulės rotacijos konstanta. Skirtumas tarp gretimų rotacinės energijos lygmenų yra šitoks: Jis yra 10-5-10-3eV eilės. Iš judesio kiekio momento tvermės dėsnio galimi tik šuoliai į gretimą rotacinės energijos lygmenį. Vibraciniai energijos lygmenys. Ryšys tarp atomų molekulėje yra tamprusis. Nuotoliui tarp atomų centrų pakitus dydžiu r-r0, atsiranda link pusiausvyros padėties nukreipta kvazitamprioji jėga – dėl to kiekvieno atomo branduolys virpa apie savo pusiausvyros padėtį (r=r0). Jeigu virpesių amplitudė palyginti su r0 yra labai maža, tai jie yra harmoniniai ir jiems tinka harmoniniai osciliatoriaus dėsningumai. Tokio osciliatoriaus energija išreiškiama lygtimi: (v=0, 1, 2, ..); v-vibracinis kvantinis skaičius, 0 – nuo virpančios dalelės masės m ir sistemos kvazimetampriosios konstantos priklausantis virpėjimo dažnis. Nuotolis tarp gretimų vibracinės energijos lygmenų yra vienodas ir lygus Šis skirtumas yra 10-2-10-1 eV eilės. Esant dideliems vibraciniams kvantiniams skaičiams v, atomų sąveikos potencinė energija V(r) kinta ne parabolės dėsniu, vadinasi virpesiai yra anharmoniniai. Molekulės elektronų lygmenys – tai atomo energijos lygmenys. Labiausiai ši energija priklauso nuo pagrindinio kvantinio skaičiaus n. Kai kvantinio šuolio metu kinta n, tai elektronų energijos pokytis We yra keleto eV eilės ir gaunamas regimasis ar ultravioletinis spinduliavimas. 3.2Elektronines dujos.Fermio energija. Laidumo arba laisvieji elektronai kristale ar plazmoje vadinami elektroninėmis dujomis. Elektronų sukinio kvantinis skaičius s = ½, todėl jų būsena aprašoma antisimetrine bangine funkcija, o jų pasiskirstymas pagal energijas nusakomas Fermio ir Dirako dėsniu. Elektroninių dujų cheminis potencialas dar vadinamas Fermui energija wF = , todėl jiems pasiskirstymą galima perrašyti taip: ; 0 K temperatūroje funkcijos f(w) grafikas yra stačiakampio pavidalo. Aukštesnėje temperatūroje (T > 0 K) elektronai gali įgyti ir didesnes už wF energijos vertes. Fermio energija apibrėžiama šitaip: tai energija lygmens, kurio užpildymo elektronais tikimybė lygi ½. Funkcijos grafikai kai (T > 0 K) parodyti brėžinyje b, 1 ir 2 kreivėmis, be to, temperatūra T1 3eV, tai erdvines gardeles mazguose esanciu daleliu siluminis judejimas negali perkelti elektronu is valentines I laidumo juosta.Toks kristalas –dielektrikas.Juostines teorijos poziuriu metalai skiriasi nuo dielektriku tuo,kad T=0K temp metalu laidumo juostoje nera.Dielektriku ir puslaidininkiu skirtuma apibudina draustines juostos plotis W. 6.3 Branduoliniu jegu savybes: Branduolyje tarp nukleonu turima labai stipri saveika, kuri vadinama stipriaja.Sia saveika apibudinancios jegos vadinamos branduolinemis jegomis. Savybes: 1.Saveika (nukleonu) yra trumpaseke. 2.Ji nepriklauso nuo nukleofilo kruvines busenos: p+ su p+, p+ su n0, n0 su n0 saveikauja vienodai. 3.ji priklauso nuo saveikaujanciu nukleonu sukimu orientacijos.pvz: p+ su n0 sudaro deuterio branduoli ir tuomet, kai ju sukimai vienas kitam yra lygiagretus, branduolines jegos yra necentrines. 4.Branduolines jegos pasizymi isotinimu t.y. tarpusavyje saveikauja ne bet koks nukleonu skaicius. 6.4 Radioaktyvusis suirimas , jo desnis ir desningumai. Radioaktyvumu vadinamas nestabiliu atomu branduoliu avaiminis kitimas, kurio metu spinduliuojami lengvesni branduoliai (pvz -daleles arba subatomines daleles: elektronai pozitronai neutronai ir kt.) Radioaktyviojo skilimo desnis: radioaktyvusis skilimas yra statistinis reiskinys, todel negalima numatyti kada nestabilaus atomo branduolys suskils.Galima nurodyti tik jo skilimo tikimybe per tam tikra laiko tarpa.Atomo branduoliu skilimo sparta nusako statistinis teigiamas dydis -skilimo konstanta. N=N0e-t N0- pradinis branduoliu skaicius N-branduoliu skaicius -skilimo konstanta. Atvirkscias skilimo konstantai dydis =1/-vad. nestabilaus atomo vidutine gyvavimo trukme.prabegus laiko tarpui t=, radioaktyvusis branduoliu skaicius N yra e kartu mazasnis uz pradini N0 6.5Branduoliu sintezes reakcijos.Sintezes reakciju valdymo problema. Reakcijos kuriose lengvųjų elementų branduoliai jungiasi, sudarydami sunkesnius branduolius, vadinamos branduolių sintezės reakcijomis. Jos visų pirma gautos labai aukštose temperatūrose, todėl šio tipo reakcijos dar vadinamos termobranduolinėmis. Kad įvyktų branduolių sintezė, jie turi suartėti iki atstumo r0=2*10 –15m, nuo kurio jau ima veikti stiprioji s1veika. Tokiam atstume krūvio ir branduolių elektrostatinės stūmos potencinė energija išreiškiama taip: . Nustatyta, kad lengvųjų branduolių sintezė vyksta jau 107 K temperatūroje. Taip yra dėl dviejų priežasčių: 1) dalies atomų branduolių energija gerokai didesnė už jos vidutinę vertę; 2) atomų branduolių sintezei, kaip ir  skilimui, būdingas tunelinis efektas. Sintezės reakcijai valdyti reikia tam tikrame tūryje gauti ir gana ilgą laiką palaikyti per 108 K temperatūrą. Tokią temperatūrą galima gauti praleidžiant pro medžiagą labai stiprią elektros srovę. Kad tokioj temperatūroj nesusidarytų neleistinai didelis slėgis, medžiagos tankis imamas milijonus kartų mažesnis už normalųjį. Tokioj temperatūroj medžiaga yra plazmos būsenoj. Taigi valdomoms termobranduolinėms reakcijoms gauti reikia pirma išspręsti superaukštųjų temperatūrų gavimo problemą. Aukštos temperatūros plazma, besiliesdama su indo sienelėm, vėsta, o indo medžiaga garuoja, todėl reikia sugebėti izoliuoti plazmą nuo indo sienelių. Kad nereiktų izoliuoti plazmos išlydžio vamzdelio galuose, jis daromas toroido pavidalo. Tokio tipo termobranduolinių reakcijų reaktorius vadinamas tokamaku. Pirmojo tipo reaktoriuose išorinio šaltinio energija reikalinga tik sintezės reakcijos įžiebimui. Toliau ją palaiko reakcijos metu išsiskyrusi energija. Kito tipo termobranduoliniuose reaktoriuose sintezės reakcijai palaikyti būtinas nuolatinis išorinės energijos šaltinis

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!