Физический глоссарий

Физический глоссарий
АТОМ - мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его
химические свойства
АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ (а.е.м.) - см. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ
МАССА.
Атом построен из субатомных частиц - протонов, нейтронов, электронов
АТОМНАЯ ГИПОТЕЗА – высказанное древними мыслителями и
подтвержденное в последнее столетие предположение о том, что все тела состоят из
мельчайших частиц – атомов. Согласно современным представлениям атомы находятся в
беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии между ними, но
отталкиваются, если продолжать уменьшать это расстояние.
АМОРФНОЕ вещество - не кристаллическое вещество, т.е. вещество, не имеющее
кристаллической решетки. Примеры: бумага, пластмассы, резина, стекло, а также все
жидкости.
АТОМНЫЙ ВЕС - традиционное название относительной атомной массы в
химической литературе. То же, что “относительная атомная масса” (см.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА).
АТОМНЫЙ НОМЕР - то же, что порядковый номер элемента в Периодической
системе Д.И.Менделеева. Атомный номер численно равен положительному заряду ядра
этого элемента, т.е. числу протонов в ядре данного элемента.
БОЛЬШОй ВЗРЫВ (ТЕОРИЯ) – теория, использующая, модель расширяющейся
Вселенной. Согласно этой модели впервые мгновения Вселенная была сжата. В этот
период происходило образование элементарных частиц. В таких условиях излучение
(свет, радиоволны и рентгеновские лучи) было неотделимо от вещества. Через несколько
сотен тысяч лет температура Вселенной упала до нескольких тысяч градусов. Электроны
соединились с протонами и образовались атомы водорода. В этот период излучение
«отрывается» от вещества. Материя с этого момента существует в привычном для нас
виде: как вещество и как поле.
ВАЛЕНТНОСТЬ - число электронных пар, с помощью которых атом данного
элемента связан с другими атомами.
ВЕКТОР AB - отрезок AB , у которого точку A считают началом, а точку B
концом.
Вес тела - сила, с которой тело, находящееся в силовом (гравитационном) поле,
действует на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес. Значит, вес
приложен к опоре, к подвесу, но не к телу.
ВЕЩЕСТВО - одна из двух форм, в которых, как предполагает классическая
физика, существует материя. Вещество состоит из атомов, содержащих ядро, вокруг
которого расположены электронные оболочки (орбиты), по которым вращаются
электроны. Размер атома (диаметр) исчисляется величиной 2...4 ангстрема [Ао].
1 ангстрем равен 1 х 10 -8см.
Атом не является мельчайшей частицей. В конце ХIХ, начале ХХ века ученые
обнаружили, что существуют элементарные частицы, которые сами входят в состав
атомов.
ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ – характеристика механического взаимодействия
материальных тел между собой.
Различают 4 вида взаимодействия:
а) гравитационное, обусловленное наличием массы вещества;
б) электромагнитное, которое наблюдается между телами, обладающими зарядом;
в) сильное, обусловленное взаимодействием между частицами ядра атома;
г) слабое - взаимодействие, характеризующее превращения элементарных частиц.
В отличие от сильного взаимодействия, которое проявляется на очень малых
расстояниях, гравитационное взаимодействие является дальнодействующим и
всепроникающим, на него не оказывают влияние никакие преграды. Значение
имеет лишь масса тел и расстояние между ними.
Вращательное движение вокруг оси – движение, при котором
траектории всех точек тела являются окружностями с центрами, расположенными на
одной прямой (оси вращения), и лежащими в плоскостях, перпендикулярных этой прямой.
ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ – R = 8,314 Дж/(К.моль) (см. КЛАПЕЙРОНАМЕНДЕЛЕЕВА УРАВНЕНИЕ).
ДЕФЕКТ МАССЫ - уменьшение массы атома по сравнению с суммарной массой
всех отдельно взятых составляющих его элементарных частиц, обусловленное энергией
их связи в атоме.
ДИФФУЗИЯ - перенос частиц вещества, приводящий к выравниванию его
концентрации в первоначально неоднородной системе. Происходит в результате
теплового движения молекул
ДВИЖЕНИЕ – это изменение положения тела относительно некоторой системы
отсчета. Движение тел есть видимый результат действия различных сил. Движение
обнаруживается по изменению положения тела в пространстве.
Все наблюдаемые движения тел можно свести к следующим:
а) равномерное и неравномерное движение;
б) прямолинейное и криволинейное;
ЗАКОН АВОГАДРО. Равные объемы любых газов (при одинаковых температуре
и давлении) содержат равное число молекул. 1 МОЛЬ любого газа при нормальных
условиях занимает объем 22,4 л.
Замкнутая (изолированная) система -это совокупность физических
тел, у которых взаимодействия с внешними телами отсутствуют или скомпенсированы.
ЗАРЯД ЯДРА - положительный заряд атомного ядра, равный числу протонов в
ядре данного элемента. Порядковый номер химического элемента в Периодической
системе Д.И.Менделеева равняется заряду ядра атома этого элемента.
ИЗОТОПЫ - атомные разновидности одного и того же элемента. Изотопы состоят
из атомов с одинаковым ЗАРЯДОМ ЯДРА (то есть с одинаковым числом протонов), но с
разными относительными атомными массами (то есть с разным числом нейтронов в ядре).
Очень многие элементы в природе находятся в виде смеси из несколько изотопов.
Импульс тела (количество движения) - произведение массы
(точечного) тела на скорость в конкретной системе отсчета. Импульс механической
системы равен векторной сумме импульсов всех частей системы. В системе СИ единицей
импульса является килограмм-метр в секунду.
ИНЕРТНОСТЬ – свойство тела, которое можно определить как способность тела
сохранять предыдущее состояние. Количественной характеристикой этой способности
может служить количество массы. Чем больше масса, тем труднее вывести тело из
состояния, в котором оно находилось до этого.
Инерция (от лат. inertia) - явление сохранения скорости прямолинейного
равномерного движения или состояния покоя при компенсации внешних воздействий.
Инерция присуща всем материальным объектам в одинаковой степени. Движение по
инерции - движение тела, происходящее без внешних воздействийкинетическая энергия.
2
Инерциальная система отсчета - система отсчета, в которой тело
находится в покое или движется равномерно и прямолинейно до тех пор, пока на него не
действуют другие тела или это действие скомпенсировано. Смысл первого закона
Ньютона в утверждении существования таких систем отсчета.
КВАНТ - определенное количество ("порция") энергии, которое способна отдать
или поглотить физическая система (например, атом) в одном акте изменения состояния.
Квант света - порция световой энергии - называется фотоном.
КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА - описывают состояние конкретного электрона в
электронном облаке атома:
- ГЛАВНОЕ (n) - показывает, на каком электронном уровне, начиная от
ближайшего к ядру (1, 2, 3, ... ) находится данный электрон;
- ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ или ОРБИТАЛЬНОЕ (l) - показывает вид подуровня (sподуровень, p-подуровень, d-подуровень, f-подуровень);
- МАГНИТНОЕ (m) - указывает конкретную орбиталь (s-орбиталь, px-орбиталь, pyорбиталь и т.д.);
- СПИНОВОЕ (s) - показывает, какое из двух возможных (разрешенных) состояний
занимает электрон на данной орбитали.
КИЛОГРАММ [кг]- а) единица измерения массы; б) масса эталонной гири из
сплава иридия с платиной, хранящейся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и
весов. 1 кг массы соответствует массе одного кубического дециметра чистой воды при
температуре 4 градуса по шкале Цельсия.
КЛАПЕЙРОНА-МЕНДЕЛЕЕВА
УРАВНЕНИЕ:
PV
=
nRT.
В этом уравнении: n - число молей газа; P - давление газа (атм); V - объем газа (в литрах);
T - температура газа (в кельвинах); R - газовая постоянная (0,0821 л.атм/моль.K).
КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ - связывание атомов с помощью общих (поделенных
между ними) электронных пар. Неполярная ковалентная связь образуется между атомами
одного вида. Полярная ковалентная связь существует между двумя атомами в том случае,
если их электроотрицательности не одинаковы.
КРИСТАЛЛ - твердое вещество, в котором атомы, ионы или молекулы
расположены в пространстве регулярно, практически бесконечно повторяющимися
группами.
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ - способ очистки вещества путем осаждения его из
насыщенного раствора. Обычно насыщенный раствор вещества готовится при
повышенной температуре. При охлаждении раствор становится пересыщенным и чистые
кристаллы выпадают в осадок. Примеси, по которым раствор остается ненасыщенным,
остаются в растворителе и отфильтровываются от кристаллов.
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА. Кристаллическая структура характеризуется
правильным (регулярным) расположением частиц в строго определенных точках
пространства кристалла. При мысленном соединении этих точек линиями получаются
пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой. Точки, в
которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки. В узлах
могут находиться ионы, атомы или молекулы. Кристаллическая решетка состоит из
совершенно одинаковых элементарных ячеек (см. "элементарная ячейка").
КООРДИНАТЫ ВЕКТОРА – длины составляющих, взятые со знаком плюс или
минус, плюс берется, если направление составляющей совпадает с направлением
соответствующей координатной оси, минус, если оно противоположное.
ЛИНЕЙНАЯ ФУНКЦИЯ - функция вида y  kx  b , графиком линейной функции
является прямая линия.
МАССА - важнейшая физическая характеристика вещества, наряду с энергией
является наиболее фундаментальным понятием в физике. Согласно теории Эйнштейна эти
величины связаны между собой соотношением E = m c2 . Чем больше масса вещества, тем
3
большей энергией оно обладает. Эта энергия заключена внутри вещества в виде ядерных
взаимодействий. Она может быть освобождена, например, при ядерном взрыве в виде
тепла, светового излучения, проникающей радиации, ударной волны и т.д.
мАССОВОЕ
ЧИСЛО (А) - сумма числа протонов (Z) и нейтронов (N) в ядре
атома какого-либо элемента (A = Z + N).
материальная точка-тело,
размеры и форма которого в данной задаче не
существенны.
МОЛЕКУЛА - наименьшая частица какого-либо вещества, определяющая его
химические свойства и способная к самостоятельному существованию. Молекулы состоят
из атомов.
МОЛЬ - количество вещества, равное 6,022.1023 структурных единиц данного
вещества: молекул (если вещество состоит из молекул), атомов (если это атомарное
вещество), ионов (если вещество является ионным соединением). Число 6,022.1023
называется постоянной Авогадро или числом Авогадро.
МОЛЯРНАЯ МАССА - масса одного моля вещества в граммах называется
молярной массой вещества или грамм-молем (размерность г/моль). Численное выражение
молярной массы (грамм-моля) в граммах совпадает с молекулярным весом (или атомным,
если вещество состоит из атомов) в единицах а.е.м.
момент инерции - скалярная величина, характеризующая распределение масс
в теле, и являющаяся мерой инертности тела при вращательном движении. Момент
инерции тела относительно заданной оси вращения равен сумме произведений
элементарных масс всех малых частей (материальных точек) тела на квадраты их
расстояний до рассматриваемой оси.
момент инерции материальной точки относительно осипроизведение массы материальной точки на квадрат ее расстояния до оси.
момент инерции тела относительно оси - сумма моментов инерции
составляющих тело частиц.
МОНОКРИСТАЛЛ - кристалл вещества, во всем объеме которого
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА однородна, то есть не имеет дефектов. Монокристаллы
часто прозрачны и обычно имеют правильную форму.
неинерциальная система отсчета- система отсчета, в которой не выполняется
первый закон Ньютона. Неинерциальная система отсчета движется с ускорением
относительно некоторой инерциальной системы отсчета. Важным классом
неинерциальных систем являются вращающиеся системы отсчета.
НЕЙТРОН - электрически нейтральная элементарная (т.е. неразделимая) частица с
27
массой 1,67.
кг. Нейтроны вместе с протонами входят в состав атомных ядер.
НУКЛОНЫ - элементарные частицы (протоны и нейтроны), входящие в состав
ядра атома
НЬЮТОН ИСААК (1642-1727) – английский физик, создатель теории всемирного
тяготения. Сформулированные И.Ньютоном законы позволили дать количественное
описание для широкого круга наблюдаемых явлений, в первую очередь в астрономии.
Заложил основы современного математического аппарата исследования физических
явлений: дифференциального и интегрального исчислений.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА (часто по традиции употребляют
термин “атомный вес”). Для установления единой шкалы масс атомов выбран условный
4
эталон, с которым можно было бы сравнивать массы всех остальных атомов. Таким
эталоном выбраны атомы углерода определенной массы, называемые углеродом-12 (6
протонов и 6 нейтронов в ядре), которым приписывается атомная масса 12,0000.
Например, если с помощью химической реакции или другим способом установлено, что
атомы какого-либо элемента имеют среднюю массу вдвое больше, чем масса атомов
углерода-12, то этому элементу приписывается атомная масса (атомный вес) 24. Ровно
1/12 часть массы атома углерода-12 называется АТОМНОЙ ЕДИНИЦЕЙ МАССЫ
(сокращенно а.е.м.) - в этих единицах выражают относительную атомную массу всех
элементов. Относительная атомная масса (атомный вес) – безразмерная величина (масса
какого-либо атома делится на 1/12 часть массы атома углерода), поэтому термины
“атомная масса” и “атомный вес” традиционно равнозначны. Первый чаще используется в
учебниках, второй – в научной литературе.
ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ – физическая теория, которая вносит поправки
в определение массы и размеров движущихся тел, а также в характер протекания времени
в инерциальных системах отсчета относительно стороннего наблюдателя при движении со
скоростями, соизмеримыми со скоростью света в вакууме (с=300000 км/сек). Движение с
такими скоростями характерно для элементарных частиц. При этих скоростях вещество и
поле объединяются в одно целое.
Перемещение-
вектор, проведенный из начальной в конечную точку
траектории. В случае прямолинейной траектории модуль вектора перемещения равен
пройденному пути.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА. Свойства элементов
периодически изменяются в соответствии с зарядом ядер их атомов.
ПОЛЕ – наряду с веществом, форма существования материи. Наличие поля
проявляется через взаимодействие материальных тел. В физике рассматривают 4 вида
взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ - разделение положительных и отрицательных зарядов.
ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО - 6,022.1023 (см. “моль”).
ПРИНЦИП ПАУЛИ. (ЗАПРЕТ ПАУЛИ). Никакие два электрона в одном атоме не
могут характеризоваться одинаковым набором всех четырех квантовых чисел n, l, m и s.
ПРОСТОЕ ВЕЩЕСТВО - вещество, которое состоит из атомов только одного
элемента или из молекул, построенных из атомов одного элемента. Примеры: железо,
кислород, алмаз, аргон, медь и т.д.
ПРОТОН - устойчивая элементарная (т.е. неразделимая) частица с элементарным
(т.е. наименьшим из возможных) положительным электрическим зарядом и массой
27
1,67.
кг. Протоны вместе с нейтронами входят в состав атомных ядер. Порядковый
номер химического элемента в Периодической системе Д.И.Менделеева равняется числу
протонов в ядре атома этого элемента.
РАБОТА СИЛЫ - физическая величина, позволяющая количественно оценить
переход энергии из одного вида в другой, равная произведению величины силы на
перемещение в направлении ее действия.
Работа и энергия измеряются в одних и тех же единицах – джоулях. В зависимости
от характера проявляющихся сил, работа проявляется в многообразных формах:
механической, электрической, осмотической и др., характеризующих действие сил трения,
сил тяжести, упругости, кулоновских сил, сил осмоса и т.д.
СИЛА – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического
воздействия на материальное тело со стороны других тел или полей.
Сила
является
количественным
выражением
взаимодействий
между
материальными телами. В соответствии с различными типами взаимодействий
рассматривают различные виды сил.
5
Абсолютное значение сил взаимодействия зависит прежде всего от энергии,
передаваемой при взаимодействии тел.
система отсчета – тело отсчета, система координат, связанная с телом
отсчета, и часы (прибор для измерения времени движения с указанием на начало его
отсчета). Система отсчета используется для определения положения в пространстве
физических объектов в различные моменты времени. Различают инерциальные и
неинерциальные системы отсчета.
СИСТЕМА СИ – международная система измерения физических величин.
Содержит семь основных единиц измерения: килограмм [кг], метр [м], секунда
[сек], градус Кельвина [К0], ампер [А], кандела [Кд], грамм-молекула [моль].
Единицы измерения большинства физических величин являются производными от
указанных основных.
СУПЕРПОЗИЦИИ ПРИНЦИП – используется для анализа одновременного
взаимодействия нескольких тел (сил).
Выражением этого принципа является правило сложения векторов. По этому
правилу, чтобы найти результирующий вектор нескольких заданных векторов,
необходимо в любой последовательности подсоединить их друг к другу, сохраняя
величины и направления в пространстве. Результирующий вектор является
характеристикой РАВНОДЕЙСТВУЮЩЕЙ всех сил.
ТВЕРДОЕ ТЕЛО - тело, вещество которого характеризуется устойчивостью к
сохранению внешней формы тела. Это обусловлено тем, что внутреннее взаимодействие в
таких телах в обычных условиях значительно превышает внешние воздействия.
Изменение условий состояния вещества зависит от количества энергии, привнесенной
вовнутрь него. Иногда вещество может одновременно находиться в 2-х и даже в 3-х
состояниях.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - электромагнитное излучение (свет),
длина волны которого короче длины волны видимого фиолетового цвета. См. также
"длина волны".
УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ – ускорение тела, появляющееся
вследствие его падения. Действие гравитационного поля приводит к тому, что все тела
двигаются ускоренно в направлении источника этого поля.
В поле тяготения Земли все тела падают с ускорением g, равным 9,81 м/сек за
секунду. На других планетах, в силу большей (меньшей) чем у Земли их массы ускорение
свободного падения больше (меньше) значения g.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ - явления, не сопровождающиеся превращением
одних веществ в другие путем разрыва и образования связей в их молекулах.
ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ - явления, при которых одни вещества, обладающие
определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества - с другим
составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не
происходит. Химические явления называют иначе химическими реакциями.
центр тяжести тела - точка твердого тела, через которую проходит
равнодействующая всех сил тяжести, действующих на частицы этого тела при любом его
положении в пространстве. Центр тяжести тела совпадает с центром масс (в однородном
поле тяжести).
ЧИСЛО АВОГАДРО - 6,022.1023 (см. “моль”).
ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН – энергетическая характеристика
материи, находящейся в форме излучения (поля), представленная в виде таблицы частот
квантов излучения. При освобождении (поглощении) энергии телом происходит ионизация
6
(возбуждение) атомов вещества, сопровождающееся излучением (поглощением) КВАНТА
энергии.
Энергия кванта зависит от частоты. Кванты излучения имеют двойную природу. Они
ведут себя одновременно и как частицы (при больших частотах) и как волны, то есть, в
зависимости от частоты электромагнитного излучения имеют разную длину волны.
ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ (1880-1955) – немецкий физик, создатель теории
относительности. Предложил вводить поправки в законы движения материальных тел с
учетом скорости их движения. Согласно его теории при скоростях движений, близких к
скорости света в вакууме (300000 км/сек), размеры тел, их масса и характер течения времени
изменяются. Развил возможности математического описания физических явлений, прежде
всего на основе геометрических представлений. Использовал понятие четырехмерного
пространства-времени, искривляющегося в сильных полях тяготения.
ЭКОЛОГИЯ (от греческого oikos - пребывание и logos - слово, понятие, учение) наука, изучающая взаимоотношения живых организмов с окружающей средой.
ЭЛЕКТРОН - устойчивая элементарная (т.е. неразделимая) частица с
элементарным (т.е. наименьшим из возможных) отрицательным электрическим зарядом и
31
массой 9,11.
кг. Электроны являются составной частью атомов всех элементов.
Обладают свойствами как частиц, так и волн.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ - частицы, входящие в состав атомов. Они
характеризуются массой, зарядом (если он имеется) и спином. В качестве очень грубого
приближения спин можно представить как собственный вращательный момент частицы.
Существенной характеристикой элементарных частиц является время их
существования. Наряду с частицами, имеющими неограниченное время существования,
имеются и такие, время жизни которых составляет миллиардные доли секунды и менее.
Список этих частиц постоянно пополняется
ЭНЕРГИИ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ – не опровергнутое физическими теориями и
практикой утверждение о неуничтожимости энергии как изначально существующего,
объединяющего вещество и излучение, свойства материи.
ЭНЕРГИЯ - неотъемлемое свойство материальных тел. Это свойство проявляется в
результате взаимодействия тел в многообразных формах: кинетической энергии движения,
потенциальной энергии силы тяжести, энергии упругой деформации, тепловой, химической,
электромагнитной, ядерной и др. видов энергий. Как и сила, энергия является количественной
мерой взаимодействия, с той лишь разницей, что эта мера во многих случаях более
эффективна, когда невозможно, основываясь на понятии силы, объяснить физические
явления. Это касается, прежде всего, процессов, происходящих в микромире, на уровне
элементарных частиц. В макромире, среди привычных для нас масс и размеров тел имеются
простые и эффективные методы измерения сил. В этом случае наиболее просто
охарактеризовать энергию как
СПОСОБНОСТЬ СОВЕРШАТЬ РАБОТУ некоторой
силой
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращение одних веществ в другие, но не путем
разрыва и образования химических связей, а путем изменения строения ядер элементов,
участвующих в таких реакциях
7