Магазины электрических величин
Вид материала | Документы |
- Рабочей программы дисциплины Электроэнергетические системы и сети по направлению подготовки, 21.71kb.
- Отчет по лабораторной работе должен содержать: наименование работы и номер, схемы, 365.83kb.
- Экзаменационные вопросы по курсу «Электротехника и электроника», 23.91kb.
- Бизнес-план магазина товаров для детей Содержание, 138.19kb.
- 1. Основные понятия и обозначения электрических величин и элементов электрических цепей., 277.03kb.
- Цифровой вольтметр щ-304, 137.06kb.
- Телемеханики, 26.01kb.
- Отдел метрологического обеспечения измерений электрических величин, 42.58kb.
- Курсовая работа по курсу «основы физических измерений», 226.86kb.
- Теория электрических цепей (часть, 63kb.
МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРАКТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ШКАЛА (МПТШ-68), установленная в 1968 Междунар. комитетом мер и весов температурная шкала, основанная на 11 реперных точках (см. табл.). В МПТШ-68 различают междунар. практич. темп-ру Кельвина (символ T68) и междунар. практич. темп-ру Цельсия (символ t68): t68=T68-273,15 К. Промежуточные точки МПТШ-68 воспроизводятся по интерполяционным ф-лам. В диапазоне между 13,81К и 630,74°С (точка затвердевания сурьмы) в качестве эталонного прибора применяют платиновый термометр сопротивления (при Т<100 К применяют также германиевый термометр), ОСНОВНЫЕ РЕПЕРНЫЕ (ПОСТОЯННЫЕ) ТОЧКИ МПТШ-68 ![]() * За исключением тройных точек и одной точки равновесного водорода (17,042 К), присвоенные значения темп-р действительны для состояний равновесия при давлении 101325 Па (1 норм. атмосфера). 401 ОСНОВНЫЕ И ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ (СИ) ![]() в диапазоне 630,74°С — 1064,43°С — термопару с электродами платинородий (10% Rh) — платина, выше 1337,58 К (1064,43°С) — спектральный пирометр с реперной точкой 1064,43 °С. В области низких темп-р МПТШ-68 доведена до 13,81 К; темп-ры в интервале от 0,3 до 5,2 К определяют по упругости паров жидкого 4Не (шкала 1958) и жидкого 3Не (шкала 1962); ещё более низкие — термометрами сопротивления (угольными, из сверхпроводящих сплавов и др.) и магн. методами (см. Низкие температуры). Темп-pa, определённая по МПТШ-68, в пределах погрешностей измерений совпадает с темп-рой по термодинамич. температурной шкале, принятой в физике за основную. • Международная практическая температурная шкала. МПТШ-68, М., 1971. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (Systeme International d'Unites), система единиц физ. величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокр. обозначение системы — SI (в рус. транскрипции СИ). М. с. е. разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отд. внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. В СССР введена с 1982 (ГОСТ 8.417-81). Достоинствами СИ явл. её универсальность (охватывает все отрасли науки и техники) и согласованность производных единиц, к-рые образуются по ур-ниям, не содержащим коэфф. пропорциональности. Благодаря этому при расчётах, если выражать значения всех величин в единицах СИ, в ф-лы не требуется вводить коэфф., зависящие от выбора единиц. В табл. приведены наименования и обозначения (междунар. и русские) осн., дополнит. и некоторых производных единиц М. с. е. Первые три осн. единицы (метр, килограмм, секунда) позволяют образовывать согласованные производные единицы для всех величин, имеющих механич. природу, остальные добавлены для образования производных единиц величин, не сводимых к механическим: ампер — для электрич. и магн. величин, кельвин — для тепловых, кандела — для световых и моль — для величин в области мол. физики и химии. Наименования десятичных кратных единиц и дольных единиц образуются при помощи специальных приставок. • Б у р д у н Г. Д., Справочник по Международной системе единиц, 3 изд., М., 1960; Сена Л. А., Единицы физических величин и их размерности, 2 изд., М., 1977; Ч е р т о в А. Г., Единицы физических величин, М., 1977. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, взаимодействие электрически нейтральных молекул или атомов; определяет существование жидкостей и мол. кристаллов, отличие реальных газов от идеальных и проявляется в разл. физ. явлениях. М. в. зависит от расстояния r между молекулами и, как правило, описывается потенц. энергией вз-ствия U(r) (потенциалом М. в.), т. к. именно ср. потенц. энергия вз-ствия определяет состояние и мн. св-ва вещества. Впервые М. в. стал учитывать голл. физик Я. Д. ван дер Ваальс (1873) для объяснения св-в реальных газов и жидкостей. Он предположил, что на малых расстояниях r между молекулами действуют силы отталкивания, к-рые с увеличением расстояния сменяются силами притяжения, и на основе этих представлений получил ур-ние состояния реального газа (Ван-дер-Ваальса уравнение). М. в. имеет злектрич. природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания. ![]() Рис. 1. Электрич. диполи аb и cd при таком расположении притягиваются, т. к. разноимённые заряды b и с взаимодействуют сильнее, чем находящиеся на большем расстоянии друг от друга одноимённые заряды а и с (а также b и d). Ориентационные силы действуют между полярными молекулами, т. р. молекулами, обладающими дипольными и квадрупольными электрич. моментами (см. Диполь). Сила притяжения между двумя полярными молекулами максимальна в том случае, когда их дипольные моменты располагаются по одной линии (рис. 1) и зависит от их взаимной ориентации (поэтому силы М. в. в этом случае и наз. 402 ориентационными). Хаотич. тепловое движение непрерывно меняет ориентацию полярных молекул, но, как показывает расчёт, среднее по всем ориентациям значение силы имеет конечную, не равную нулю, величину. Потенц. энергия ориентац. М. в. Uор(r)~p1p2r-6, где р1 и р2 — дипольные моменты взаимодействующих молекул. Соответственно сила вз-ствия Fор=-дUор/дr~r-7, т. е. Fop убывает расстоянием значительно быстрее, чем кулоновская сила вз-ствия заряженных ч-ц (Fкул ~ г-2). Индукционные (поляризационные) силы действуют между полярной и неполярной молекулами, а также между полярными молекулами. Полярная молекула создаёт электрич. поле, к-рое поляризует др. молекулу — индуцирует в ней дипольный момент. Потенц. энергия М. в. в этом случае пропорц. дипольному моменту р1 полярной молекулы и поляризуемости 2 второй молекулы: Uинд ~p12r-6. Индукц. силы Fинд ~ г-7. Дисперсионное М. в. действует между неполярными молекулами. Его природа была выяснена только после создания квант. механики. В атомах и молекулах эл-ны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю, но мгновенное значение дипольного момента может быть отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрич. поле, поляризующее соседние молекулы,— возникает вз-ствие мгновенных диполей. Энергия взаимодействия неполярных молекул есть ср. результат вз-ствия таких мгновенных диполей. Потенц. энергия дисперсионного М. в. Uдисп (r) ~12r-6, a Fдисп ~ r-7 (1 и 2 — поляризуемости взаимодействующих молекул). М. в. данного типа наз. дисперсионным потому, что дисперсия света в в-ве определяется теми же св-вами молекул. Дисперсионные силы действуют между всеми молекулами и атомами, т. к. механизм их появления не зависит от наличия у молекул (атомов) пост. дипольных моментов. Обычно эти силы превосходят по величине как ориентационные, так и индукционные. Только при вз-ствии молекул с большими дипольными моментами, напр. молекул воды, Fор>Fдисп (в 3 раза для Н2O). При вз-ствии же таких полярных молекул, как СО, HI, HBr и др., Fдисп в десятки и сотни раз превосходят все остальные. Существенно, что все три типа М. в. одинаковым образом убывают с расстоянием: U=Uор+Uинд+Uдисп ~r-6. Силы отталкивания действуют между молекулами на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные оболочки атомов, входящих в состав молекул. Паули принцип запрещает проникновение заполненных электронных оболочек друг в друга. Возникающие при этом силы отталкивания зависят в большей степени, чем силы притяжения, от индивидуальных особенностей молекул. К хорошему согласию с данными экспериментов приводит допущение, что потенц. энергия сил отталкивания Uот возрастает с уменьшением расстояния по закону Uот(r)~r-12, т. е. Fот~r-13. Если принять, что U(r)=0 при r, и учесть, что энергия притяжения убывает с уменьшением расстояния пропорц. r-6, а энергия отталкивания растёт ~r-12, то кривая ![]() Рис. 2. Зависимость потенц. энергии U(r) межмол. взаимодействия от расстояния r между молекулами; r= — наименьшее возможное расстояние между неподвижными молекулами; — глубина потенц. ямы (определяющая энергию связи молекул). U(r) будет иметь вид, изображённый на рис. 2. Минимуму U(r) соответствует расстояние, на к-ром силы вз-ствия молекул равны нулю. Рассчитать с достаточной точностью U(r) на основе квант. механики очень сложно, поэтому обычно подбирают для U(r) ф-лу и входящие в неё параметры таким образом, чтобы проделанные с их помощью расчёты хорошо согласовались с экспернм. данными. Наиболее часто пользуются ф-лами Леннард-Джонса: U(r)=-ar-6+br-12 и Букингема: U(r)=—ar-6+bехр(-cr), где параметры а, b, с связаны простыми соотношениями с глубиной e и положением потенц. ямы и определяются из разл. эксперим. данных (коэфф. диффузии, теплопроводности и вязкости и т. д.). Приведённые выше ф-лы игнорируют ориентационные М. в., играющие исключительно важную роль в случае многоатомных молекул. Зависимость U(r) от ориентац. М. в. особенно существенна в кристаллах. Её можно учесть с помощью множителя, в к-рый входят углы, характеризующие взаимную ориентацию молекул, либо с помощью метода атом-атомных потенц. ф-ций (см. Межатомное взаимодействие). В последнем случае потенциалы Леннард-Джонса и Букингема используют для описания взаимодействий атомов, принадлежащих разным молекулам. Наряду с эмпирич. модельными подходами для изучения М. в. всё чаще используются методы квантовой химии. Расчёты потенц. поверхностей (зависимости энергии вз-ствия от расстояния между молекулами и их взаимной ориентации) проведены в разл. приближениях для мн. димеров (пар молекул). Эти расчёты позволили не только количественно описать М.в., но и разобраться в их физ. природе. Так, оказалось, что во мн. случаях М. в. в значит. степени определяется переносом заряда с одной молекулы на другую, что не учитывали классич. представления о М. в. • Радченко И. В., Молекулярная физика, М., 1965; К о у л с о н К., Межатомные силы — от Максвелла до Шредингера, «УФН», 1963, т. 81, в. 3; Г и р ш ф е л ь д е р Дж., К е р т и с с Ч., Б е р д Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961. Г. Я. Мякишев. МЕЗОАТОМ, атом, в к-ром один из эл-нов оболочки замещён отрицательно заряженными мюоном (-) или адроном (--, К--мезонами и др.). Существование М. было предсказано амер. физиком Дж. Уилером в 1949; в 1970 было доказано существование М., в к-рых электрон замещён -- и --гиперонами или антипротоном. Радиусы М. в невозбуждённом состоянии r=5,3•10-9/mZ см, где Z — заряд ядра, а m приближённо равно отношению массы мезона к массе электрона. Наиболее изучены М., состоящие из ядра водорода и - (r=2,8•10-11см), - (r=2,2•10-11 см), или К- (r=0,8•10-11 см). Такие М. подобно нейтронам могут свободно проникать внутрь электронных оболочек др. атомов, приближаться к их ядрам и служить причиной многочисл. процессов: образования м е з о м о л е к у л, катализа ядерных реакций, перехвата мезона ядрами др. атомов и т. д. В М. мезоны расположены в сотни раз ближе к ядру, чем эл-ны. Напр., радиус ближайшей к ядру орбиты - в М. свинца почти в два раза меньше, чем радиус ядра свинца, т. е. в М. свинца - осн. часть времени проводит внутри ядра. Это позволяет использовать св-ва М. с - для изучения формы и размеров ядер, а также для изучения распределения электрич. заряда по объёму ядра; -- и К--М. используются также для изучения сильных взаимодействий и распределения нейтронов в ядрах (см. Ядро атомное). Образование М. происходит при торможении мезонов, получаемых в мишенях. Захват мезона на мезоатомную орбиту сопровождается выбросом одного из ат. эл-нов, обычно внешнего. Напр., если пучок - направить в камеру с жидким водородом, то они постепенно теряют свою энергию в столкновениях с атомами водорода, пока их энергия не станет 1 кэВ. При этом, если они подходят близко к ядру атома водорода и образуют с ним электрич. диполь, поле к-рого не в состоянии удержать ат. эл-н, то атом водорода теряет свой эл-н, а -остаётся связанным с ядром (прото- 403 ном, дейтроном, тритоном). Как правило, все М. образуются в высоковозбуждённых состояниях. В дальнейшем мезоны переходят в менее возбуждённое состояние, освобождая энергию в виде -квантов (мезонное -излучение) или оже-электронов (см. Оже-эффект). На процесс образования М. влияет строение электронной оболочки молекул, в состав к-рых входит атом. Это позволяет изучать электронную структуру молекул, исследуя рентгеновское излучение М. и продукты яд. реакций с ядром М. (см. Мезонная химия). • Вайсенберг А. О., Мю-мезон, М., 1964; Б а р х о п Э., Экзотические атомы, «УФН», 1972, т. 106, в. 3. Л. И. Пономарёв. МЕЗОМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ вещества, то же, что и жидкокристаллич. состояние. См. Жидкие кристаллы. МЕЗОННАЯ ФАБРИКА (мезонный генератор), линейный или циклич. резонансный ускоритель протонов, предназначенный для экспериментов с интенсивными мезонными пучками. МЕЗОННАЯ ХИМИЯ, метод изучения структуры в-ва (возник в 60-х гг. 20 в.), к-рый использует известные св-ва мюонов (±), - и К-мезонов для получения данных об электронной оболочке молекул, кристаллич. и магн. структуре в-в, скоростях хим. реакций и т. д. В М. х. можно выделить четыре осн. направления исследований: -- и --M. х., изучение поведения + в в-ве и реакций мюония (связанной системы + е-). В основе --М. х. лежит использование яд. реакции перезарядки -на ядрах водорода: -+рn+°. Вероятность w этой реакции очень сильно зависит от заряда Z (в ед. заряда протона е) ядра атома Z, с к-рым связан водород в соединении ZmHn, и равна: w(ZmHn)a(n/m)Z-3. Кроме того, коэфф. а в этой ф-ле даже при одном и том же Z зависит от типа хим. связи между атомами Н, в частности от степени ионности (полярности) связи. Т. о., --мезонный метод позволяет надёжно отличить химически связанный водород от свободного. Напр., для аммиака NH3 и эквивалентной ему механич. смеси N2+3Н2 измеренное отношение w(NH3)/1/2w(N2+3H2)1/10. В основе --М. х. лежит измерение энергий и интенсивностей отд. линий рентгеновских серий в мюонных атомах (см. Мезоатом) разл. хим. элементов. При захвате - ядром на возбуждённые уровни и последующих переходах в осн. состояние испускаются характерные для каждого элемента -кванты. Энергия излучаемых мезорентгеновских серий явл. хар-кой хим. элемента, ядро к-рого вместе с мюоном образует мезоатом. Такой спектральный анализ элементного состава в-в по существу ничем не отличается от обычного спектрального анализа. Однако в отличие от рентгеновских серий обычных атомов, относит. интенсивность отд. линий рентгеновских серий мезоатома зависит от вида хим. соединения, в к-рое входит исследуемый элемент. Это св-во рентгеновского излучения --атомов положено в основу идеи нового метода анализа в-ва в закрытых контейнерах, к-рый в принципе позволяет определить не только элементный состав образца, но также и вид хим. соединения, составленного из этих элементов. При изучении св-в в-ва с помощью + и мюония (Mu) используется наличие спина у мюона и эл-на, а также факт несохранения четности при распаде +e++ve+v~. Направление вылета е+ в этой реакции коррелированно с направлением спина + . Поэтому в магн. поле вследствие прецессии спина мюона с частотой = еН/mс (где H — напряжённость магн. поля, m, е — масса и электрич. заряд мюона) будет периодически меняться также интенсивность позитронов, вылетающих в нек-ром фиксиров. направлении (рис.); ![]() Схема наблюдения спина мюона (+ ). Магн. поле перпендикулярно плоскости рисунка; толстая стрелка — направление спина + . это даёт возможность следить за направлением спина +. Т. о., + , а также мюоний представляют собой по существу меченые атомы (см. Изотопные индикаторы), за движением к-рых можно проследить от момента их рождения до момента распада. В частности, локальные магн. поля в кристалле взаимодействуют со спином + и изменяют картину прецессии его спина, что позволяет делать заключения о величине и распределении внутр. магн. полей в кристалле, изучать диффузию мюонов в кристаллах, обнаруживать фазовые переходы с изменением магн. структуры и т. д. Мюоний явл. аналогом атома водорода, поэтому, исследуя реакции мюония, можно сделать заключения о реакциях атомарного водорода. Т. к. спин мюония (в ортосостоянии) равен 1, а приведённая масса прибл. равна массе эл-на, частота его прецессии составляет Mu еН/2mес. При вступлении мюония в хим. реакцию связь между + и е- разрывается и характер прецессии резко меняется, что позволяет определить абс. скорость хим. реакций мюония, а следовательно, и реакций атомарного водорода. С помощью мюония удалось моделировать состояние водородного атома в полупроводниках, растворах и т. д. • Герштейн С. С. [и др.], Мезоатомные процессы и модель больших мезомолекул, «УФН», 1969, т. 97, в. 1; Гольданский В. И., Ф и р с о в В. Г., Химия новых атомов, «Успехи химии», 1971, т. 40. в. 8; Г у р е в и ч И. И., Никольский Б. А., Двухчастотная прецессия + -мезона в атоме мюония, «УФН, 1976, т. 119, в. 1. Л. И. Пономарев. МЕЗОНЫ, нестабильные элем. частицы, принадлежащие к классу адронов; в отличие от барионов, М. не имеют барионного заряда и обладают нулевым или целочисленным спином (явл. бозонами). Назв. «М.» (от греч. mesos — средний, промежуточный) связано с тем, что массы первых открытых мезонов — пи-мезона, К-мезона — имеют значения, промежуточные между массами протона и эл-на. (Мюоны, первоначально названные мю-мезонами, не относятся к М., т. к. имеют спин 1/2 и не участвуют в сильном взаимодействии.) В дальнейшем было открыто много др. М. с очень малыми временами жизни (т. н. бозонные резонансы), причём масса нек-рых из них превышает массу протона. Существуют М. нейтральные и заряженные (с положит. или отрицат. элем. электрич. зарядом), с нулевой (напр., -М.) и ненулевой (напр., К-М.) странностью, «очарованием» и т. д. Согласно кварковой модели адронов, М. состоит из кварка и антикварка. См. Элементарные частицы. МЕЗОНЫ СО СКРЫТЫМ «ОЧАРОВАНИЕМ» (чармоний), семейство тяжёлых адронов, состоящих из «очарованных» кварка (с) и антикварка (с~). Назв. связано с тем, что квант. число «очарование» у с и с противоположны, так что суммарное «очарование» равно нулю. Второе назв. «чармоний» ч-цам (cc~) было дано по аналогии с позитронием, имеющим сходные структуру и уровни энергии. Скрытое «очарование» — понятие теоретическое; экспериментально оно проявляется в том, что обладающие им ч-цы легко распадаются на «очарованные» частицы, если распад разрешён законом сохранения энергии, а их переходы в обычные («неочарованные») ч-цы сильно подавлены (протекают с малой вероятностью). Поэтому такие мезоны с массой, меньшей двух масс самых лёгких из «очарованных» ч-ц — D-мезонов, имеют аномально малые ширины (большое время жизни). Подавление распадов на обычные адроны связывают с малой вероятностью процесса аннигиляции тяжелых с- и с~-кварков в глюоны. Первой открытой ч-цей из семейства М. со с. «о.» был J/-мезон с массой 3,096 ГэВ, спином 1, положит. внутр. чётностью и отрицат. зарядовой чётностью. Он был открыт в 1974 в США независимо двумя группами экспериментаторов: на протонном ускорителе в Брукхейвене (при бомбардировке протонами ядер Be) и на ускорителе со встречными электрон-позитронными пучками в Станфорде (руководители групп С. Тинг и Б. Рихтер за открытие 404 J/ получили в 1976 Нобелевскую премию). Первая группа назвала мезон J, а вторая — , с чем и связано двойное назв. ч-цы. Открытие J/ вызвало огромный интерес вследствие необычности св-в этой ч-цы: при столь большой массе вероятность её распада, характеризуемая шириной, оказалась очень малой — ок. 60 кэВ, что на три-четыре порядка меньше, чем для всех известных ранее тяжёлых мезонов (бозонных резонансов). Последующие эксперим. и теор. исследования привели к установлению существования новых семейств адронов— М. со с. «о.» и «очарованных» ч-ц. Почти сразу вслед за J/ в Станфорде был открыт '-мезон с массой 3,684ГэВ к шириной 220 кэВ, а позднее — целое семейство ч-ц с теми же квант. числами; всех их обозначают общим символом , указывая в скобках массу в МэВ. Более высокие по сравнению ' возбуждения в серии -частиц лежат выше порога рождения двух «очарованных» мезонов и распадаются на них с ширинами в неск. десятков Мэв. Характерное св-во этих мезонов — распад в определённую пару очарованных» мезонов, напр. D*D~*, но не DD~. Др. важный класс ч-ц, отвечающих уровням чармония,— т. н. «промежуточные уровни» массы к-рых лежат между массами J/ и '. Мезоны были открыты в каскадных радиац. переходах типа '+++. Самым низшим в ряду чармония должно быть псевдоскалярное (т. е. со спином 0 и отрицат. внутр. чётностью) остояние, обозначаемое с. Длит. поиски этого состояния на опыте, по-видимому, увенчались успехом летом 1979. В радиац. распадах J/ и '-мезонов обнаружено состояние с массой 2,976 ГэВ, к-рое естественно отождествить с с. Классификация М. со с. «о.» основана на кварковой модели адронов. Г. к. «очарованные» кварки — тяжёлые, то, по-видимому, можно пользоваться нерелятив. картиной их вз-ствия. Поэтому часто используют обычные атомарные спектроскопич. обозначения (см. Атом). Напр., (3096) идентифицируется с состояни- ![]() ем 13 S1 [гл. квант, число n=1, орбит. квант. число l=0 (S-волна), суммарный спин кварков 1, мультиплетность 3 (верхний индекс у буквы слева), полный момент кол-ва движения 1 (нижний индекс у буквы справа)]. Мезоны - и -серий относятся к орточармонию (спин 1), причём -частицы представляют собой S-волновые состояния, а — P-волновые (l=1). Мезоны серии с отождествляют с парачармонием — состоянием с нулевым полным спином «очарованных» кварков. На рис. приведены массы (в ГэВ) известных ч-ц из серии чармония. Для лёгких мезонов указаны также наиб. вероятные значения спина и спектроскопич. обозначения. Кварковая модель позволяет предсказать мн. характеристики М. со с. «о.», к-рые находятся, по крайней мере, в качеств. согласии с опытом. Последним и весьма важным подтверждением теории явилось открытие с-мезона (см. выше) с массой, предсказанной ранее теоретически. • Рихтер Б., От к очарованию, пер. с англ., «УФН», 1978, т. 125, в. 2, с. 201; Т и н г С., Открытие J-частицы, там же, с. 227. В. И. Захаров. 100> |