Что такое c2 в физике

Что такое c2 в физике

C2. Физико-химические свойства препаративной формы

1. Агрегатное состояние

3. Стабильность водной эмульсии или суспензии

5. Содержание влаги (%)

9. Размер частиц (порошок, гранулы и т.п.)

11. Температура вспышки

12. Температура кристаллизации, морозостойкость

14. Данные по слеживаемости

15. Коррозионные свойства

16. Качественный и количественный состав примесей

17. Стабильность при хранении

Три значения самого знаменитого уравнения Эйнштейна

Эйнштейн выводит СТО перед аудиторией; 1934.

Сотни лет в физике присутствовал непреложный закон, в котором никогда не сомневались: в любой реакции, происходящей во Вселенной, сохраняется масса. Неважно, какие ингредиенты использовать, какая реакция произошла, и что получилось – сумма того, с чего вы начинали, и сумма того, с чем вы оказывались, будут равными по массе. Но по законам специальной теории относительности масса не может быть сохраняющейся величиной, поскольку различные наблюдатели не согласятся по поводу того, какой энергией обладает система. Вместо этого Эйнштейн смог вывести закон, который мы используем и по сей день, управляемый одним из простых и наиболее мощных уравнений: E=mc 2 .

Ядерную ракету готовят к испытаниям в 1967. Ракета работает на преобразовании массы в энергию, E = mc 2 .

У самого знаменитого уравнения Эйнштейна всего три составляющих:

1. E, или энергия, полностью занимающая одну часть уравнения, и представляющая полную энергию системы.
2. m, масса, связанная с энергией через преобразовательный множитель.
3. c 2 , квадрат скорости света – нужный фактор, обеспечивающий эквивалентность массы и энергии.

Нильс Бор и Альберт Эйнштейн обсуждают множество тем дома у Пауля Эренфеста в 1925. Дебаты Бора с Эйнштейном были наиболее влиятельным фактором во время разработки квантовой механики. Сегодня Бор наиболее известен своим вкладом в квантовую физику, а Эйнштейн – за вклад в теорию относительности и эквивалентность энергии и массы.

Смысл этого уравнения изменил весь мир. Как писал сам Эйнштейн:

Из специальной теории относительности следовало, что масса и энергия – разные проявления одной вещи. Эта концепция была незнакома среднему человеку.

И вот три самых значимых следствия этого простого уравнения.

Кварки, антикварки и глюоны Стандартной модели обладают цветным зарядом, в дополнение ко всем другим свойствам вроде массы и электрического заряда. Не имеют массы только глюоны и фотоны; все остальные, даже нейтрино, обладают ненулевой массой покоя.

Даже у покоящихся масс есть присущая им энергия. В школе вы изучали все типы энергий – механическую, химическую, электрическую, кинетическую. Все эти виды энергий присущи движущимся или реагирующим объектам, и эти формы энергии можно использовать для выполнения работы, например, для запуска двигателя, свечения лампочки или перемалывания зерна в муку. Но даже обычная масса покоя обладает присущей ей энергией: и огромным количеством. Это ведёт к потрясающему следствию: гравитация, возникающая между двумя любыми массами в ньютоновой вселенной, тоже должна работать на основании энергии, эквивалентной массе согласно уравнению E = mc 2 .

Создание пар частиц из материи/антиматерии из чистой энергии (слева) – реакция полностью обратимая (справа), ведь материя и антиматерия могут аннигилировать, породив чистую энергию. Этот процесс сотворения и аннигиляции подчиняется уравнению E = mc 2 , и является единственным известным способом создания и уничтожения материи и антиматерии.

Массу можно преобразовать в чистую энергию. Это второе значение уравнения, и E = mc 2 сообщает нам, сколько точно энергии можно получить при преобразовании массы. На каждый килограмм массы, превращающейся в энергию, получится 9 × 10 16 Дж энергии, что эквивалентно 21 мегатонн ТНТ. Наблюдая за радиоактивным распадом, или реакциями деления или синтеза ядер, можно видеть, что итоговая масса оказывается меньше начальной; закон сохранения массы не работает. Но разница равняется количеству освобождённой энергии! Это работает для всех случаев, от распада урана и атомных бомб до ядерного синтеза в ядре Солнца и аннигиляции частиц материи/антиматерии. Уничтожаемая масса превращается в энергию, количество которой рассчитывается по формуле E = mc 2 .

Следы частиц, порождаемых высокоэнергетическими столкновениями на Большом адронном коллайдере, 2014. Композитные частицы распадаются на компоненты, которые рассеиваются в пространстве, но также появляются и новые частицы, благодаря энергии, доступной при столкновении.

Энергию можно использовать для создания массы практически из ничего – просто из чистой энергии. Последнее значение формулы наиболее выдающееся. Если взять два бильярдных шара и сильно столкнуть их вместе, то на выходе получится два бильярдных шара. Если взять фотон и электрон и столкнуть их вместе, то получится фотон и электрон. Но если столкнуть их с достаточно большой энергией, то получится фотон, электрон и новая пара частиц материи/антиматерии. Иначе говоря, можно создать две новые массивные частицы:

• частицу материи, например, электрон, протон, нейтрон, и т.п.,
• частицу антиматерии, например, позитрон, антипротон, антинейтрон и т.п.

Искривление пространства-времени гравитационными массами в картине мира ОТО

Эквивалентность энергии и массы также привела Эйнштейна к такому великому достижению, как общая теория относительности. Представьте, что у вас имеется частица материи и частица антиматерии, с одинаковыми массами покоя. Их можно аннигилировать, и они превратятся в фотоны с определённой энергией, точно по формуле E = mc 2 . Теперь представьте, что эта пара частица/античастица быстро двигается, будто бы упав к нам из глубокого космоса, а затем аннигилирует вблизи поверхности Земли. У этих фотонов окажется дополнительная энергия – не только E из E = mc 2 , но и дополнительная E, кинетическая энергия, приобретённая из-за падения.

Если два объекта из материи и антиматерии, находясь в покое, аннигилируют, они превратятся в фотоны совершенно определённой энергии. Если эти фотоны появятся после падения в гравитационном поле, энергия у них будет выше. Значит, должно существовать гравитационное красное или синее смещение, не предсказанное гравитацией Ньютона – иначе энергия бы не сохранялась.

Если энергия должна сохраняться, то гравитационное красное (и синее) смещения должны быть реальными. У гравитации Ньютона нет способа объяснить этот эффект, но в Эйнштейновской ОТО кривизна пространства означает, что падение в гравитационное поле добавляет вам энергии, а выход из гравитационного поля заставляет вас тратить энергию. Получается, что полная и общая взаимосвязь для любого движущегося объекта будет не E = mc 2 , а E 2 = m 2 c 4 + p 2 c 2 (где p – импульс). И только обобщая всю информацию, включая в описание энергию, импульс и гравитацию, можно по-настоящему описать Вселенную.

Когда квант излучения покидает гравитационное поле, его частота испытывает красное смещение из-за сохранения энергии; когда он падает в поле, он должен испытывать синее смещение. А это имеет смысл, только если гравитация связана не только с массой, но и с энергией.

Величайшее уравнение Эйнштейна, E = mc 2 , является триумфом мощи и простоты фундаментальной физики. У материи есть присущая ей энергия, массу можно превратить (при определённых условиях) в чистую энергию, а энергию можно использовать для создания массивных объектов, не существовавших ранее. Такой метод размышлений даёт нам возможность открывать фундаментальные частицы, из которых состоит наша Вселенная, изобретать ядерную энергию и ядерное оружие, открывать теорию гравитации, описывающую взаимодействие всех объектов во Вселенной. Ключом к нахождению этого уравнения послужил скромный мысленный эксперимент, основанный на простом предположении: сохранении энергии и импульса. Остальное оказывается неизбежным следствием схемы работы Вселенной.

• Научно-популярное
• Физика

Что такое c2 в физике

Добро пожаловать! Если вы хотите успешно сдать ЕГЭ – то вы попали куда надо. Для полноценной подготовки к экзамену egedb.ru предлагает вам: прохождение тестов ЕГЭ по многим предметам с последующим анализом результатов, прорешивание задач определенного типа или на определенные темы, познакомится с процедурой проведения ЕГЭ и многое другое!

Хотите узнать больше о бланках, предоставляемых на экзамене и потренироваться в их заполнении? Всё просто! Наш сайт предлагает потренироваться на электронных копиях блаков – такие тренировки безусловно принесут свои плоды и помогут не допустить ошибок при заполнении.

Вам нужна статистика вашей подготовки на сайте? Войдите в личный кабинет при помощи своей учетной записи в социальной сети «В Контакте» и получите такую возможность. Или может быть вы хотите помочь развитию сайта? При повышенной активности на сайте вы можете быть повышены до уровня модератора и добавлять свои задания на сайт!

Условия применимости электронного спектра радикала С2 для диагностики низкотемпературной плазмы Текст научной статьи по специальности «Физика»

Представлены условия применения электронного спектра радикала карбена для определения температур низкотемпературной плазмы , образующейся при горении ракетных топлив.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Бурдюгов С. И., Халтурин В. Г.

Аномалии во вращательной структуре электронного спектра радикала С2
Колебательная структура полос Свана электронного спектра радикала С2

О возможности использования микроволнового и лазерного излучений для интенсификации плазмохимических реакций

О передаче момента импульса при возбуждении электронных состояний молекул электронами разных энергий

Влияние связи вращательной и колебательной энергии двухатомных молекул на их колебательные распределения

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

There are given calculation results in formation kinetics of ultradispersed metal particles in rocket motors ballistite fuel combustion products according to classical and quasi-chemical condensation model technique. There is run comparative analysis of the received design results and experimental data obtained by electronic microscope. There is given histogram of particle diameter distribution.

Текст научной работы на тему «Условия применимости электронного спектра радикала С2 для диагностики низкотемпературной плазмы»

УДК 547.333; 536.41

УСЛОВИЯ ПРИМЕНИМОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО СПЕКТРА РАДИКАЛА С2 ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

БУРДЮГОВ СИ., *ХАЛТУРИН В.Г.

ОАО Научно-производственное объединение «Искра», Пермь, Россия, bsi011@iskra.perm.ru

*Пермский государственный технический университет, Пермь, Россия, ^акипп@еко .pstu.ac.ru

АННОТАЦИЯ. Представлены условия применения электронного спектра радикала карбена для определения температур низкотемпературной плазмы, образующейся при горении ракетных топлив.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: электронный спектр С2, низкотемпературная плазма, ракетное топливо.

В последние десятилетия получили развитие технологии, основанные на применении низкотемпературной плазмы — это плазмохимические технологии по синтезу различных мономеров, хладонов и других продуктов химического и плазмохимического производства. Разработка новых высокотемпературных ракетных топлив, порохов, изучение быстроизменяющихся процессов работы ракетных двигателей требует разработки методов исследования процессов горения топлив, которые могут быть основаны на изучении низкотемпературной плазмы [1]. Контроль низкотемпературной плазмы невозможно проводить с помощью термопар, поскольку в химически активной низкотемпературной среде существует неравновесное распределение энергии по степеням свободы. Так колебательная температура в такой среде может в два-три раза превосходить вращательную и поступательную температуры. В этих условиях термопары показывают значения, которые на практике не имею физического смысла. Кроме того, термопары из-за своей инерционности не применимы для измерения быстроменяющихся процессов.

Одним из радикалов, по которому можно проводить диагностику процессов горения и процессов плазмохимических сред, является радикал карбена (С2). При использовании не только радикала С2, но других радикалов химически активных сред, следует иметь в виду, что существуют условия применимости этих радикалов для процессов диагностики. Для каждого радикала границы применимости являются индивидуальными и зависят от его физической природы. В данной работе рассматриваются условия применимости радикала С2 в химически активных средах.

Процессы горения порохов и смесевых топлив, включая и бризантные взрывчатые вещества, сопровождаются не только процессами увеличения давления и расширения газов, но и резким повышением температуры. Такие горячие газы принято называть низкотемпературной плазмой и условно их можно разделить на 2 вида: на пламена, когда процессы свечения обусловлены протеканием химических реакций и на газоразрядную плазму, когда свечение обусловлено притоком электрической энергии. Но такое разбиение весьма условно и отражает только характер подвода тепловой энергии, не затрагивая при этом структуру горячих газов. Процессы же, протекающие в горячих газах описываются одними и теми же уравнениями как для пламен, так и для газоразрядной плазмы.

Однако, не всегда возможность диагностики по электронным спектрам может быть реализована на практике. Наличие всевозможных аномалий в спектрах радикала карбена иногда не позволяет использовать его для определения вращательной температуры плазмы,

БУРДЮГОВ С.И., ХАЛТУРИН В.Г.

которая, как правило, соответствует поступательной температуре плазмы. Наличие аномалий в спектре может объясняться не Больцмановским распределением частиц по энергетическим уровням (в первую очередь по вращательным уровням). Причины нарушения Больцмановского распределения частиц по энергетическим уровням могут быть самые разные. Это может быть наличие элементарных атомов фтора или хлора, большая концентрация ионов, в том числе ионов карбена.

Радикал С2 очень чувствителен к вращению — наблюдается сильная зависимость межъядерного расстояния от величины вращательного квантового числа N. Следует отметить, что в силу неразрешимости спектрографом триплетного состояния в спектрах радикала С2 квантовые числа I и N тождественны.

Рис.1. Схема энергетического уровня радикала С2

Структура спектра радикала С2 изменяется во фторуглеродной и хлоруглеродной плазме. В работе [3] даже в пламенах зафиксировано чередование интенсивности в спектре гомоядерной молекулы С2, как результат электронных переходов, вызванных соударением радикалов С2, находящихся в электронном состоянии ё ^ с радикалами С2, находящимися в электронном состоянии либо в либо с3Еи+.

Здесь возможно два процесса (см. рис.1 [2]):

а) тушащий процесс d3 Пg ^ 3 £ ;

б) образующий процесс 3 £ + ^ d3 Пg .

Авторы работы [3] отдают предпочтение процессу б).

Колебательный уровень V = 3 — 4 состояния с3 £ + близок к колебательному уровню ё3^, V = 0, так же как уровень V =11 состояния Ь 3 близок к уровню ё3^, V = 0. Отсутствие линии с №’= 48 хорошо объясняется как раз близостью уровня ё V = 0 к уровню Ь 3 £ , V = 11.

На рис. 2 приведена зависимость вращательной энергии от вращательного квантового числа N для Р-ветви для случая, когда плазма содержит атомы фтора. В случае аргоновой плазмы, когда зажигается разряд между графитовыми электродами от источника возбуждения спектров, наблюдается линейная зависимость между указанными параметрами. При наличии в плазме фтора и при жестких условиях возбуждения спектров наблюдается отсутствие Больцмановского распределения частиц по электронным уровням.

Наблюдаемое на рисунке чередование интенсивностей спектральных линий, как говорилось выше, характерно для гомоядерных молекул. Однако отклонение зависимости от линейного распределения является серьезной аномалией и наблюдается при строго заданных условиях возбуждения спектров.

Рис.2. Зависимость вращательной энергии от вращательного квантового числа N для Р-ветви

То обстоятельство, что для малых значений квантовых чисел N (например, для вращательного квантового числа 19) нелинейная часть спектра возвращается к прямой линии, проведенной с целью экстраполяции линейной зависимости. Линейная зависимость была построена для больших квантовых чисел (>35) и то обстоятельство, что точка с квантовым числом 19 опять выходит на линейную часть графика, не является убедительным доказательством того, что при дальнейшей экстраполяции зависимость опять станет линейной. Следует отметить, что характер графика является постоянным и повторяется от спектра к спектру, а обозначенные точки графика не являются разбросом точек. Данная графическая зависимость была построена по интенсивности вращательных линий Р-ветви. Наличие канта полосы не позволяет изучить зависимость заселенности вращательных уровней с малым значением вращательного квантового числа. И, кроме того, поскольку линии являются триплетными (энергетический уровень в поле сил гомоядерной молекулы расщепляется на три компоненты), расщепление уровня становится заметным и, следовательно, возрастает величина ошибки измерения.

Рис.3. Эмиссионный спектр свободного радикала С2

БУРДЮГОВ С.И., ХАЛТУРИН В.Г.

Если мы посмотрим эмиссионный спектр радикала С2, приведенный на рис. 3, то увидим что для малых квантовых чисел можно построить аналогичную зависимость и по R-ветви. Отличие этих зависимостей состоит в том, что во втором случае изучается распределение частиц по энергетическим подуровням. Номер квантового числа N совпадает с квантовым числом J для средней линии триплета. Графическая зависимость заселенности по среднему компоненту триплета имеет линейный характер. Точки графической зависимости имею небольшой разброс от усредняющей линии. Аномальным является то, что эта линия имеет tga = 0, что соответствует бесконечной температуре заселенностей энергетических уровней. Наиболее близкий к наблюдаемому явлению эффект — это отрицательная температура заселенностей, характерная для квантовых оптических генераторов (лазеров). Пока наблюдаемая аномалия заселенностей энергетических уровней для радикала С2 не получила убедительного объяснения, хотя нарушение Больцмановского распределения частиц по энергетическим уровням не является редким явлением. Более того, сегодня считается, что, например, нарушение принципа Франка-Кондона является, скорее всего, законом, а не исключением из правил. Сегодня не редким исключением является и нарушение принципа Борна-Оппенгеймера. Наиболее часто встречаются аномалии касающиеся распределения интенсивностей линий в колебательной системе полос, поскольку такие нарушения определяются протеканием химических окислительных процессов.

Если рассматривать аномалии, касающиеся электронных спектров радикала С2, то в целом можно сказать, что для регистрации наблюдаемой аномалии нужно создавать специальные условия и при регистрации спектров горения порохов и различных топлив такие аномалии в спектрах — явление достаточно редкое. Во всяком случае, для его надежного исключения графические зависимости следует строить по квантовым числам N>35. Поэтому можно утверждать, что применение радикала С2 для диагностики химически активных сред возможно при условии линейной зависимости интенсивности его вращательных линий от энергии вращательного уровня.

1. Бурдюгов С.И. Разработка технологии сухой очистки продуктов сгорания импульсных РДТТ // Вестник ИжГТУ, 2004. №4. С.26-34.

2. Халтурин В.Г. Спектроскопическое исследование химически активных сред при утилизации супертоксикантов. Пермь: ПГТУ,2002. 85 с.

3. Nieuwpoort W.C., Bleekrod R. On Intensity Alterations in C2 «Swan» Emission Spectra // Chem.Phys., 1969. Vol.51. Р.2051-2055.

SUMMARY. There are given calculation results in formation kinetics of ultradispersed metal particles in rocket motors ballistite fuel combustion products according to classical and quasi-chemical condensation model technique. There is run comparative analysis of the received design results and experimental data obtained by electronic microscope. There is given histogram of particle diameter distribution.