بحران فیزیک مدرن و نظریه های نوین

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 21

بحران فیزیک مدرن و نظریه های نوین مقدمهمکانیک کوانتوم با ذرات زیر اتمی سروکار دارد که خواص و روابط آنها را مورد بررسی قرار می دهد. این ذرات مجموعه ای از کوانتومهای مختلف ماده، انرژی و نیروها هستند. فرمیونها سنگ بنای ماده را تشکیل می دهند و بوزونها موجب پیوند یا گسستگی فرمیونها می شوند. در هر صورت با هر عنوان و طبقه بندی که به این ذرات بنگریم، از یکدیگر جدا و گسسته اند. در حالیکه فضا-زمان کمیتی پیوسته است. آن گسستگی با این پیوستگی سازگار نیست. کوششهای زیادی انجام شده تا این دو نظریه بزرگ علمی را سازگار سازد

 در این راستا نظریه های مختلفی مانند نظریه کوانتوم لوپ، نظریه ریسمانها و نظریه هگز بوزون مطرح شده اند. نظریه ریسمانها و هگز بوزون در میان سایر نظریه ها از اهمیت بیشتری برخوردار است. نظریه ریسمانها در دهه ی 1920 مطرح شده و در 80 سال گذشته کارهای زیادی توسط فیزیکدانان انجام شده تا نظریه ریسمانها جایگزین مناسبی برای مکانیک کوانتوم و نسبیت باشد. در این دوره ی طولانی بارها به بن بست رسیده و طرفدارانش با ارائه ی توجیحات جدید تلاش کرده اند آن را به گونه ای جدید مطرح کنند. نظریه هگز بوزون به دهه ی 1960 بر می گردد که هنوز با مشکلات عدیده ای سروکار دارد و طرفدانش نتوانسته اند این مشکلات را برطرف سازند

آخرین نظریه، نظریه سی. پی. اچ. است. هرچند زمان مطرح شدن نظریه سی. پی. اچ. ئر ایران به اواخر دهه ی 1980 بر می گردد، اما کمتر از دو سال در خارج از کشور و کمتر از یک سال در ایران بطور جدی مطرح شده است. با این عمر کوتاه، از حالت نهالی نوپا در آمده و توانسته بصورت یک نظریه انقلابی و سرنوشت ساز جایگاه ویژه ای برای خود فراهم سازد و در مقابل نظریه های مختلف ایستادگی کند. در این فصل هر سه نظریه مورد بحث قرار می گیرد

 محدودیت ها

بشر همواره در تلاش بوده تا یک ارتباط منطقی بین اجسام بزرگ نظیر زمین و خورشید و ذرات ریز که بعدها اتم و ذرات زیر اتمی خوانده شد بیابد. نمونه بارز این تلاشها را می توان در نظریه اتمی دموکریتوس و عناصر چهار گانه آب، آتش، خاک و هوا مشاهده کرد. اما تمام این کوششها بیشتر جنبه ی فلسفی داشتند و با برداشت امروزی که از علم داریم، دارای اعتبار علمی نبودند. نخستین کوشش علمی را می توان در آزمایشهای گالیله مشاهده کرد که بعداً توسط نیوتن بیان و شالوده ی فیزیک را تشکیل داد.

پس از اثبات نظریه اتمی ماده و مشاهده اینکه اتم خود نیز از ذرات دیگری تشکیل شده، تلاشهای زیادی صورت گرفت تا قوانین حاکم بر جهان اجسام بزرگ را به ذرات زیر اتمی تعمیم دهند که مدل اتمی بور یک نمونه ی بارز این تلاشها است.

بعدها که مکانیک کوانتوم مطرح و ذرات زیر اتمی مورد بررسی دقیق قرار گرفت، مشخص شد که مکانیک کوانتوم نظریه ساده ای نیست و نمی توان رفتار ذرات زیر اتمی را با اجسام بزرگ مقایسه کرد. رفتار اجسام بزرگ بخوبی در مکانیک کلاسیک قابل توضیح می باشد. اما برای توضیح ذرات در مکانیک کوانتوم به یک بینش جدید نیاز است.

پایه بینش جدید

برای شکل دادن به پایه بینش خود در مکانیک کوانتوم، باید به خصوصیات مولکولها، اتمها و سایر ذرات زیر اتمی توجه کرد. این ذرات بسادگی و با سرعت زیاد از مکانی به مکان دیگر حرکت می کنند و همین امر پایه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را تشکیل می دهد.

QM1

ذرات، نقاط مادی اجسام بزرگ نیستند که با سرعت ثابت حرکت می کنند.

 QM2

ذرات دارای یک ویژگی مشترک می باشند که آنرا اسپین می نامیم و به حالت های زیر قابل تقسیم است:

اگر ذره در یک حالت بتواند بماند می گوئیم دارای اسپین صفر است

اگر ذره در دو حالت بتواند بماند می گوئیم دارای اسپین یک دوم است

اگر ذره در سه حالت بتواند بماند می گوئیم دارای اسپین یک است

اگر ذره در پنج حالت بتواند بماند می گوئیم دارای اسپین دو است

 فرمیونها و بوزونها

ذراتی که دارای اسپین درست (صفر، یک و دو) هستند، بوزون نامیده می شوند.

ذراتی که دارای اسپین نادرست (یک دوم و سه دوم.. ) هستند، فرمیون نامیده می شوند.

آزمایش های فیزیک 13 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

آزمایش 1

هدف آزمایش: آشنایی با وسایل اندازه‌گیری

کولیس مدل ورنیه

دستگاهی است برای اندازه‌گیری قطر داخلی و قطر خارجی و عمق که از شاخک‌های کوتاه برای اندازه‌گیری قطر داخلی و از شاخک‌های بلند برای اندازه‌گیری قطر خارجی و از زائده انتهایی آن برای تعیین عمق استفاده می‌شود. وارون تعداد درجات ورنیه = حساسیت ورنیه

ورنیه

خط کش متحرک کولیس نامش ورنیه است که روی شاخک لغزنده قرار گرفته است و دارای درجه‌بندی مشخصی است و مقدار اندازه‌گیری را تا دهم میلیمتر ممکن می‌سازد. ورنیه از 10 قسمت مساوی تشکیل شده است که باعث تا 1/0 میلیمتر می‌شود. این در حالی است که در بعضی از کولیس‌ها 19 میلیمتر به 20 قسمت و 49 میلیمتر به 50 قسمت تقسیم می‌شود که در آنها اندازه‌گیری 20/1 تا 50/1 میلیمتر انجام می‌شود.

اندازه هر درجه ورنیه

دقت ورنیه

هر گاه صفر ورنیه با صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می‌شود.

در آزمایشی قطر داخلی یک لوله پلاستیکی برابر mm22 و قطر داخلی آن برابر mm8/24 بود.

ریزسنج (میکرومتر)

دستگاهی است که برای اندازه‌گیری ضخامت ورقه‌ها و قطر سیمهای نازک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

وسایل لازم

کمان، سندان، زبانه، کلاهک و هرزگرد

توصیف شکل ظاهری و نحوه کار ریزسنج

از یک مهره و یک پیچ درست شده که در آن مهره استوانه‌ای شکل قرار داد تو خالی که سطح خارجی آن درجه‌بندی شده است و پیچ آن در داخل کلاهکی قرار دارد که می‌تواند در داخل مهره جابه‌جا شود، کلاهک این پیچ روی سطح خارجی مهره حرکت می‌کند. پیچ هرز گرد با حرکت خود صدایی ایجاد می‌کند و زبانه متحرک جابه‌جا نمی‌شود. پیچ هرز گرد کلاهک را بر روی مهره جابه‌جا می‌کند اگر یک دور بچرخد زبانه متحرک نیم میلیمتر جابه‌جا می‌شود فاصله بین دو دندانه پیچ نیم میلیمتر است.

ریزسنج دارای دو درجه‌بندی است، که یکی روی استوانه داخلی به صورت قائم و دیگری اطراف محیط استوانه خارجی می‌باشد که اولی برای خواندن اعداد صحیح و دومی برای خواندن اعداد اعشاری می‌باشد. هر درجه‌بندی موجود بر روی کلاهک 01/0 میلیمتر است.

بنابراین ارزش درجات خط کش بر حسب میلی‌متر و کلاهک بر حسب صدم میلی‌متر است.

در آزمایشی ضخامت یک سوطن 82/0 میلی‌متر و ضخامت یک سیم نازک لاکی برابر 13/0 میلی‌متر و ضخامت یک ورق کاغذ برابر 09/0 با استفاده از ریزسنج تخمین زده شد.

آزمایش 2

هدف آزمایش: بستن یک مدار الکتریکی

وسایل آزمایش: آمپرسنج، ولت‌سنج، ترانسفورماتور، سیم و لامپ

در این آزمایش آمپرسنج به طور متوالی و ولت‌سنج به صورت موازی با لامپ قرار می‌گیرند.

محاسبه حساسیت آمپرسنج و ولت‌سنج در رنج‌های مختلف

تعداد کل درجه / حداکثر درجه = حساسیت دستگاه

در رنج 3-0 دقت آن 1/0 آمپر است. 3-0

در رنج 6/0-0 دقت آن 02/0 آمپر است. 6/0-0

در رنج 15-0 دقت آن 5/0 ولت است. 15-0

در رنج 3-0 دقت آن 1/0 ولت است. 3-0

I

V

5/0

2

در رنج 3-0

8/0

5/3

دلیل راست بودن خط نمودار این است که در دمای ثابت اختلاف پتانسیل به شدت جریانی که از آن می‌گذرد مقدار ثابت است.

آزمایش 3

هدف آزمایش: اندازه‌گیری شتاب ثقل زمین (g) به وسیله ماشین آتود

وسایل آزمایش: ماشین آتود، سرباره m و وزنه‌هایی با جرم معین M

ماشین آتود

از یک قرقره، مقداری نخ و دو وزنه به جرم‌های و تشکیل شده است که در آن . با استفاده از قانون دوم نیوتن که است شتاب حرکت وزنه‌ها از رابطه‌های زیر بدست می‌آید:

با استفاده از معادله حرکت و با اندازه‌گیری مسافت و زمان شتاب حرکت وزنه‌ها از رابطه‌ی روبرو بدست می‌آید:

روش آزمایش

دستگاه را آزاد نموده، زمان‌سنج را بکار می‌اندازیم پس از طی زمان x زمان‌سنج را از کار می‌اندازیم، بدین ترتیب زمان حرکت اندازه‌گیری می‌شود. با اندازه‌گیری شتاب حرکت وزنه‌ها محاسبه می‌شود:

میانگین

دانلود پروژه فیزیک الکتریسته ساکن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

موضوع:الکتریسیته ی ساکن

فهرست عناوین

1-مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن صفحه 3

2- قانون کولن " 4

3-آزمایشات کولن " 6-5

4-میدان الکتریکی " 6

5-علت بسیار کوچک بودن بار آزمون " 7

6-مشخصات میدان الکتریکی " 7

7-میدان الکتریکی حاصل از یک بار نقطه ای " 8-7

8-میدان الکتریکی حاصل از توزیع های مختلف بار " 8

9-محاسبه ی نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی " 8

10-ساختار میدان الکتریکی ساده " 9-8

11-خواص خطوط میدان الکتریکی " 11-10

12-توزیع بار در اجسام رسانا " 12-11

13-مولد وان دو گراف " 13-12

14-انرژی پتانسیل الکتریکی " 14-13

15-خازن " 15

16-پر کردن خازن " 15

17-ظرفیت خازن " 16-15

18-عواملی که بر ظرفیت خازن اثر می گذارد " 16

19-ظرفیت خازن کروی " 16

20-ظرفیت خازن استوانه ای " 16

21-ظرفیت یک کره متروی " 16

22-کد رنگی خازن ها " 17-16

23 -نقش دی الکتریک در خازن " 17

24-مکانیزم علمی افزایش ظرفیت با گذردهی عایق " 18-17

25-تغییرات پارامترهای خازن توسط دی الکتریک " 18

26-انواع خازن " 20-19-18

27-منابع " 21

مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن

یونانیان باستان ازمشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می کند.واژه الکتریسیته ازکلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است.این واژه اولین بار درنوشته های تالس به کار رفته است.(547-640ق.م). ویلیام گیلبرت (1544-1603م) با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرارداد ونتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی ومغناطیسی ازهم جدا می باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می تواند آهن و فقط چند ماده دیگررا جذب کند.درصورتی که کهربا واجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند.وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثردافعه ندارد.در سال 1646 سر توماس برادن تجربه های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر کرد و اظهارکرد که بین مواد الکتریکی نیزمانند موادمغناطیسی نیروهای دافعه وجاذبه وجود دارند.درسال 1663اتونون گریکه ماشینی ساخت که به وسیله آن بارالکتریکی زیادی تولید می شد.آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری (1670 -1736)وشارل دونی(1698-1739)تجربه های دقیق تری انجام دادند،به خودونوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجادالکتریسیته ساکن تری که می توانستند جرقه ها وتکان های ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی ازاستادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را دریک بطری جمع کرد. مقدارالکتریسیته دربطری لیدن آنقدرزیاد بودکه اگرشخصی بطری رادردست می گرفت ودست دیگرخود رابه میله سربطری میزد تکان شدیدی دربدن خوداحساس میکرد.درقرن هجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756-1790) قرارگرفت،وی پس ازآزمایشهای متعدد نتایج کارخود را در سال 1747منتشر کرد.اومعتقد بود که دونوع الکتریسیته که قبل ازوی کشف شده بود اساساً باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی دراثرمالش دارای الکتریسیته میشود.یکی ازدوجسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت ودیگری دارای الکتریسیته منفی میشود.دونوع بارالکتریکی وجود دارد واین بارهای الکتریکی که می توانند ساکن یا متحرک باشند وآثاری ازخود ظاهرمیسازند.ازنظریه فرانکلین این نتیجه درست نیزبه دست آمدکه:بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوندوازبین نمیروندازقسمتی ازیک جسم به قسمت دیگرمنتقل می شوند،همچنین بارهای مثبت ومنفی یکدیگررا خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشوند.این نتایج امروزه قانون بقای بارالکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم وانرژی ازقوانین اساسی طبیعت محسوب میشود.پدیده وضع الکتریکی نخستین باردرسال (1672م) توسط گریکه بیان شد.اومشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردارشده وسپس ازآن رانده میشوند.صدوپنجاه سال بعد،درفرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دوجسم باردارهمیشه یکدیگررا نمیرانند بلکه گاهی یکدیگررا می ربایند وبه این نتیجه رسید که دو نوع بارالکتریکی وجود دارد.بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یک دیگررامیرانندوبارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگررامیربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی راالکتریسیته شیشه ای ودیگری را الکتریسیته صمغی نامید.الکتریسیته شیشه ای از مالیدن شیشه به پارچه ابرپشمی تولیدمیشودوالکتریسیته صمغی ازمالیدن کهربا،گوگرد،لاک و...به پشم یا پوست حیوان به دست میآید.بعدها معلوم شدکه این طرف نام گذاری درپاره ای ازموارد گمراه کننده است. زیرامثلا شیشه سنگی زبردراثرمالش،الکتریسیته صمغی تولیدمیکندوابونیت بسیارصیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه ای میشود.ازاینروفرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت ومنفی رابه جای دونوع شیشه ای وصمغی وضع کرد.

قانون کولن:

قانون کولن بیان می کند که نیرویی که دو بار الکتریکی بر هم وارد میکنند،با حاصل ضرب اندازه دو بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله ی آنها نسبت عکس دارد.

دراواخرقرن هجدهم علوم تجربی به درجه ای ازرشد وپیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی در باره ی نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که درآن زمان فوق العاده مجادله آمیزبودند،نمیتوان به این صورت بیان نمود.دونوع وفقط دونوع بارالکتریکی وجود داردکه ما این هارا به نام بارهای الکتریکی مثبت ومنفی میشناسیم.همچنین دوبارنقطه ای نیروهایی بریکدیگراعمال می کنندکه بزرگی این نیروها بامربع فاصله بین دو بارنسبت عکس وباحاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم دارد.این نیروبرای بارهای همنام دافعه ودرمورد بارهای غیرهمنام جاذبه است.(نیروی کولن).آنچه گفته شدبه افتخارشارل آرگوستن کولن که ازپیشروان الکتریسیته درقرن هجدهم بود،به نام قانون کولن معروف است.کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن میتوانست نیرویی راکه دوذره بارداربریکدیگرواردمی کنند، اندازه بگیرد.درترازوی کولن میله ای دمبل مانند قرارداردکه به دوانتهایش کره های کوچک متصل شده است.این دمبل به وسیله یک رشته که ازوسط دمبل میگذرد،آویخته شده است.هرگاه کره ی بارداردیگری را به یکی ازاین کره ها که قبلا باردارشده است،نزدیک کنیم،براساس قانون کولن با توجه به نوع بارها، این دویکدیگرراجذب یا دفع میکنند،بنابرین دراثراین نیرودنبل خواهدچرخید ورشته تاب میخورد.با اندازه گیری زاویه انحراف دنبل میتوان نیروی بین دو بارالکتریکی را سنجید.لازم به ذکراست که دقت اندازه گیری ترازوی کولن به زحمت ازچند درصد تجاوزمیکند.به عنوان مثال،چنین اندازه گیریهایی نمی تواند مارا متقاعد سازد که دررابطه قانون کولن توان فاصله بارها ازیکدیگردقیق برابر2است.قانون کولن در مورد بارهای نقطه ای به کارمیرود.ازلحاظ ماکروسکوپی بارنقطه ای باری است که ابعاد فضایی آن در مقایسه باهرطول دیگردرمسأله موردنظربسیارکوچک است.قانون کولن درمورد برهمکنش ذرات بنیادی مانند پروتن ها والکترونها نیزصادق است درمورد دفع الکترواستاتیکی میان هسته ها درفواصل بیشتراز نیزاین قانون صدق میکند،اما در فواصل کمترنیروهای پرقدرت وکوتاه برد هسته ای عمل میکند.

نیرویی که قانون کولن بیان می کند، به نیروی کولن معروف است. نیروی کولن بسته به نوع بارهای الکتریکی میتواندجاذبه یا دافعه باشد.قانون کولن یک قانون تجربی است،ولی با وجوداین شواهد تجربی و نظری هردونشان میدهندکه قانون عکس مجذورکولن دقیق است.آنچه قانون کولن بیان میکند،یک رابطه ی تناسبی است.با ضرب کردن طرف دوم دریک ثابت تناسب این رابطه تناسبی به یک تساوی تبدیل می شود.مقدارثابت تناسب بستگی به دستگاه یکایی دارد که مورداستفاده قرارمیگیرد.به عنوان مثال،درسیستم یکای گاوسی این مقدارثابت رابراریک فرض میکنندویکای بارالکتریکی رابه گونه ای انتخاب میکنند که رابطه باتجربه سازگارباشد.اما دستگاه اس آی که بارالکتریکی را برحسب کولن،فاصله را برحسب مترو نیرورابرحسب نیوتون بیان میکنند،ثابت تناسب باید کمیتی باشدکه دارای بعداست.به وسیله ی آزمایشهای تجربی مقداراین ثابت تناسب به صورت زیرمحاسبه میشود:

دانلود تحقیق فیزیک الکتریسته ساکن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

موضوع:الکتریسیته ی ساکن

فهرست عناوین

1-مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن صفحه 3

2- قانون کولن " 4

3-آزمایشات کولن " 6-5

4-میدان الکتریکی " 6

5-علت بسیار کوچک بودن بار آزمون " 7

6-مشخصات میدان الکتریکی " 7

7-میدان الکتریکی حاصل از یک بار نقطه ای " 8-7

8-میدان الکتریکی حاصل از توزیع های مختلف بار " 8

9-محاسبه ی نیروی الکتریکی با استفاده از میدان الکتریکی " 8

10-ساختار میدان الکتریکی ساده " 9-8

11-خواص خطوط میدان الکتریکی " 11-10

12-توزیع بار در اجسام رسانا " 12-11

13-مولد وان دو گراف " 13-12

14-انرژی پتانسیل الکتریکی " 14-13

15-خازن " 15

16-پر کردن خازن " 15

17-ظرفیت خازن " 16-15

18-عواملی که بر ظرفیت خازن اثر می گذارد " 16

19-ظرفیت خازن کروی " 16

20-ظرفیت خازن استوانه ای " 16

21-ظرفیت یک کره متروی " 16

22-کد رنگی خازن ها " 17-16

23 -نقش دی الکتریک در خازن " 17

24-مکانیزم علمی افزایش ظرفیت با گذردهی عایق " 18-17

25-تغییرات پارامترهای خازن توسط دی الکتریک " 18

26-انواع خازن " 20-19-18

27-منابع " 21

مقدمه:تاریخچه الکتریسیته ساکن

یونانیان باستان ازمشاهدات خود نتیجه گرفتند که هرگاه کهربا را با پارچه پشمی یا پوست مالش دهند، اجسام سبکی را به خود جذب می کند.واژه الکتریسیته ازکلمه یونانی الکترون به معنی کهربا گرفته شده است.این واژه اولین بار درنوشته های تالس به کار رفته است.(547-640ق.م). ویلیام گیلبرت (1544-1603م) با انتشار کتابی درباره مغناطیس نظریات گذشتگان را مورد بررسی قرارداد ونتیجه گرفت که نیروهای الکتریکی ومغناطیسی ازهم جدا می باشند.برای مثال سنگ مغناطیس می تواند آهن و فقط چند ماده دیگررا جذب کند.درصورتی که کهربا واجسامی که خاصیت الکتریکی دارند میتوانند ذرات کوچک و سبک اجسام گوناگون را جذب کنند.وی عقیده داشت که اجسام الکتریکی اثردافعه ندارد.در سال 1646 سر توماس برادن تجربه های خود را درباره اثر دافعه الکتریکی منتشر کرد و اظهارکرد که بین مواد الکتریکی نیزمانند موادمغناطیسی نیروهای دافعه وجاذبه وجود دارند.درسال 1663اتونون گریکه ماشینی ساخت که به وسیله آن بارالکتریکی زیادی تولید می شد.آنگاه دانشمندان دیگری چون استن گری (1670 -1736)وشارل دونی(1698-1739)تجربه های دقیق تری انجام دادند،به خودونوع الکتریسیته پی بردند. برای ایجادالکتریسیته ساکن تری که می توانستند جرقه ها وتکان های ترسناک الکتریکی تولید کنند.برای مثال یکی ازاستادان فیزیک دانشگاه لندن بارهای الکتریکی این گونه ماشینها را دریک بطری جمع کرد. مقدارالکتریسیته دربطری لیدن آنقدرزیاد بودکه اگرشخصی بطری رادردست می گرفت ودست دیگرخود رابه میله سربطری میزد تکان شدیدی دربدن خوداحساس میکرد.درقرن هجدهم میلادی بطری لیدن مورد توجه بنیامین فرانکلین (1756-1790) قرارگرفت،وی پس ازآزمایشهای متعدد نتایج کارخود را در سال 1747منتشر کرد.اومعتقد بود که دونوع الکتریسیته که قبل ازوی کشف شده بود اساساً باهم تفاوتی ندارد، بلکه حتی جسمی دراثرمالش دارای الکتریسیته میشود.یکی ازدوجسم دارای الکتریسیته اضافی یعنی بار مثبت ودیگری دارای الکتریسیته منفی میشود.دونوع بارالکتریکی وجود دارد واین بارهای الکتریکی که می توانند ساکن یا متحرک باشند وآثاری ازخود ظاهرمیسازند.ازنظریه فرانکلین این نتیجه درست نیزبه دست آمدکه:بارهای الکتریکی ایجاد نمیشوندوازبین نمیروندازقسمتی ازیک جسم به قسمت دیگرمنتقل می شوند،همچنین بارهای مثبت ومنفی یکدیگررا خنثی میکنند، ولی هیچگاه نابود نمیشوند.این نتایج امروزه قانون بقای بارالکتریکی نامیده میشود که مانند قانون بقای جرم وانرژی ازقوانین اساسی طبیعت محسوب میشود.پدیده وضع الکتریکی نخستین باردرسال (1672م) توسط گریکه بیان شد.اومشاهده کرد که پرهای مرغ نخست جذب یک گلوله گوگردی باردارشده وسپس ازآن رانده میشوند.صدوپنجاه سال بعد،درفرانسه محققی به نام شارل دونی کشف کرد که دوجسم باردارهمیشه یکدیگررا نمیرانند بلکه گاهی یکدیگررا می ربایند وبه این نتیجه رسید که دو نوع بارالکتریکی وجود دارد.بطوری که بارهای الکتریکی ممنوع یک دیگررامیرانندوبارهای الکتریکی که نوع آنها مختلف است یکدیگررامیربایند.دونی برای تشخیص این دو نوع الکتریسیته یکی راالکتریسیته شیشه ای ودیگری را الکتریسیته صمغی نامید.الکتریسیته شیشه ای از مالیدن شیشه به پارچه ابرپشمی تولیدمیشودوالکتریسیته صمغی ازمالیدن کهربا،گوگرد،لاک و...به پشم یا پوست حیوان به دست میآید.بعدها معلوم شدکه این طرف نام گذاری درپاره ای ازموارد گمراه کننده است. زیرامثلا شیشه سنگی زبردراثرمالش،الکتریسیته صمغی تولیدمیکندوابونیت بسیارصیقلی شده دارای نوع الکتریسیته شیشه ای میشود.ازاینروفرانکلین دانشمند آمریکایی اصطلاح امروزی الکتریسیته مثبت ومنفی رابه جای دونوع شیشه ای وصمغی وضع کرد.

قانون کولن:

قانون کولن بیان می کند که نیرویی که دو بار الکتریکی بر هم وارد میکنند،با حاصل ضرب اندازه دو بار نسبت مستقیم و با مجذور فاصله ی آنها نسبت عکس دارد.

دراواخرقرن هجدهم علوم تجربی به درجه ای ازرشد وپیشرفت رسیده بود که بتوان مشاهدات دقیقی در باره ی نیروهای میان بارهای الکتریکی به عمل آورد. نتایج این مشاهدات را که درآن زمان فوق العاده مجادله آمیزبودند،نمیتوان به این صورت بیان نمود.دونوع وفقط دونوع بارالکتریکی وجود داردکه ما این هارا به نام بارهای الکتریکی مثبت ومنفی میشناسیم.همچنین دوبارنقطه ای نیروهایی بریکدیگراعمال می کنندکه بزرگی این نیروها بامربع فاصله بین دو بارنسبت عکس وباحاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم دارد.این نیروبرای بارهای همنام دافعه ودرمورد بارهای غیرهمنام جاذبه است.(نیروی کولن).آنچه گفته شدبه افتخارشارل آرگوستن کولن که ازپیشروان الکتریسیته درقرن هجدهم بود،به نام قانون کولن معروف است.کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن میتوانست نیرویی راکه دوذره بارداربریکدیگرواردمی کنند، اندازه بگیرد.درترازوی کولن میله ای دمبل مانند قرارداردکه به دوانتهایش کره های کوچک متصل شده است.این دمبل به وسیله یک رشته که ازوسط دمبل میگذرد،آویخته شده است.هرگاه کره ی بارداردیگری را به یکی ازاین کره ها که قبلا باردارشده است،نزدیک کنیم،براساس قانون کولن با توجه به نوع بارها، این دویکدیگرراجذب یا دفع میکنند،بنابرین دراثراین نیرودنبل خواهدچرخید ورشته تاب میخورد.با اندازه گیری زاویه انحراف دنبل میتوان نیروی بین دو بارالکتریکی را سنجید.لازم به ذکراست که دقت اندازه گیری ترازوی کولن به زحمت ازچند درصد تجاوزمیکند.به عنوان مثال،چنین اندازه گیریهایی نمی تواند مارا متقاعد سازد که دررابطه قانون کولن توان فاصله بارها ازیکدیگردقیق برابر2است.قانون کولن در مورد بارهای نقطه ای به کارمیرود.ازلحاظ ماکروسکوپی بارنقطه ای باری است که ابعاد فضایی آن در مقایسه باهرطول دیگردرمسأله موردنظربسیارکوچک است.قانون کولن درمورد برهمکنش ذرات بنیادی مانند پروتن ها والکترونها نیزصادق است درمورد دفع الکترواستاتیکی میان هسته ها درفواصل بیشتراز نیزاین قانون صدق میکند،اما در فواصل کمترنیروهای پرقدرت وکوتاه برد هسته ای عمل میکند.

نیرویی که قانون کولن بیان می کند، به نیروی کولن معروف است. نیروی کولن بسته به نوع بارهای الکتریکی میتواندجاذبه یا دافعه باشد.قانون کولن یک قانون تجربی است،ولی با وجوداین شواهد تجربی و نظری هردونشان میدهندکه قانون عکس مجذورکولن دقیق است.آنچه قانون کولن بیان میکند،یک رابطه ی تناسبی است.با ضرب کردن طرف دوم دریک ثابت تناسب این رابطه تناسبی به یک تساوی تبدیل می شود.مقدارثابت تناسب بستگی به دستگاه یکایی دارد که مورداستفاده قرارمیگیرد.به عنوان مثال،درسیستم یکای گاوسی این مقدارثابت رابراریک فرض میکنندویکای بارالکتریکی رابه گونه ای انتخاب میکنند که رابطه باتجربه سازگارباشد.اما دستگاه اس آی که بارالکتریکی را برحسب کولن،فاصله را برحسب مترو نیرورابرحسب نیوتون بیان میکنند،ثابت تناسب باید کمیتی باشدکه دارای بعداست.به وسیله ی آزمایشهای تجربی مقداراین ثابت تناسب به صورت زیرمحاسبه میشود:

تحقیق در مورد شیمی فیزیک

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 13 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

شیمی فیزیک (Physical chemistry) بخشی از علم شیمی است که در آن ، از اصول و قوانین فیزیکی ، برای حل مسائل شیمیایی استفاده می‌شود. به عبارت دیگر ، هدف از شیمی فیزیک ، فراگیری اصول نظری فیزیک در توجیه پدیده‌های شیمیایی است. برای آشنایی بیشتر با علم شیمی فیزیک ، باید با زیر مجموعه‌های این علم آشنا شویم و اهداف این علم را در دل این زیر مجموعه‌ها بیابیم.

ترمودینامیک شیمیایی

تعیین سمت و سوی واکنش

ترمودینامیک شیمیایی در عمل ، برقراری چهارچوبی برای تعیین امکان پذیربودن یا خود به خود انجام شدن تحولی فیزیکی یا شیمیایی معین است. به عنوان مثال ، ممکن است به حصول معیاری جهت تعیین امکان پذیر بودن تغییری از یک فاز به فاز دیگر بطور خود به خود مانند تبدیل گرافیت به الماس یا با تعیین سمت و سوی خود به خود انجام شدن واکنشی زیستی که در سلول اتفاق می‌افتد، نظر داشته باشیم.

در حلاجی این نوع مسائل ، چند مفهوم نظری و چند تابع ریاضی دیگر بر مبنای قوانین اول و دوم ترمودینامیک و برحسب توابع انرژی گیبس ابداع شده‌اند که شیوه‌های توانمندی برای دستیابی به پاسخ آن مسائل ، در اختیار قرار داده‌اند.

تعادل

پس از تعیین شدن سمت و سوی تحولی طبیعی ، ممکن است علم بر میزبان پیشرفت آن تا رسیدن به تعادل نیز مورد توجه باشد. به عنوان نمونه ، ممکن است حداکثر راندمان تحولی صنعتی یا قابلیت انحلال دی‌اکسید کربن موجود در هوا ، در آبهای طبیعی یا تعیین غلظت تعادلی گروهی از متابولیتها ( Metabolites ) در یک سلول مورد نظر باشد. روشهای ترمودینامیکی ، روابط ریاضی لازم برای محاسبه و تخمین چنین کمیت‌هایی را بدست می‌دهد.

گرچه هدف اصلی در ترمودینامیک شیمیایی ، تجزیه و تحلیل در بررسی امکان خود به خود انجام شدن یک تحول و تعادل می‌باشد، ولی علاوه بر آن ، روشهای ترمودینامیکی به بسیاری از مسائل دیگر نیز قابل تعمیم هستند. مطالعه تعادلهای فاز ، چه در سیستم‌های ایده آل و چه در غیر آن ، پایه و اساس کار برای کاربرد هوشمندانه روشهای استخراج ، تقطیر و تبلور به عملیات متالوژی و درک گونه‌های کانی‌ها در سیستم‌های زمین‌ شناسی می‌باشد.

تغییرات انرژی

همین طور ، تغییرات انرژی ، همراه با تحولی فیزیکی یا شیمیایی ، چه به صورت کار و چه به صورت گرما مورد توجه جدی قرار دارند؛ این تحول ممکن است احتراق یک سوخت ، شکافت هسته اورانیوم یا انتقال یک متابولیت در بستر گرادیان غلظت باشد.

مفاهیم و روشهای ترمودینامیکی ، نگرشی قوی برای درک چنان مسائلی را فراهم می آورد که در شیمی فیزیک مورد بررسی قرار می‌گیرند.

الکتروشیمی

تمام واکنش‌های شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند؛ زیرا الکترونها ، در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارد. اما الکتروشیمی ، بیش ار هر چیز بررسی پدیده های اکسایش- کاهش (Oxidation - Reduction) است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

از واکنش‌های شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد، (در سلولهایی که "سلولها یا پیلهای ولتایی" یا "سلولهای گالوانی" نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این، مطالعه فرایندهای الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آن گونی از پدیده های اکسایش- کاهش که خارج از این گونه سلولها یا پیلها روی می دهد نیز می‌شود.

سینتیک شیمیایی (Chemical Kinetic)

سینتیک شیمیایی عبارت از بررسی سرعت واکنش‌های شیمیایی است. سرعت یک واکنش شیمیایی را عوامل معدودی کنترل می‌کنند. بررسی این عوامل ، راههایی را نشان می‌دهد که در طی آنها ، مواد واکنش‌دهنده به محصول واکنش تبدیل می‌شوند. توضیح تفضیلی مسیر انجام واکنش بر مبنای رفتار اتم‌ها ، مولکول‌ها و یون‌ها را "مکانیسم واکنش" می‌نامیم.

در ترمودینامیک و الکتروشیمی ، کارها پیش‌بینی انجام واکنش بود؛ اما مشاهدات صنعتی ، نتایج ترمودینامیک شیمیایی را به نظر تایید نمی‌کند. در این حالت نبایستی فکر کنیم که پیش بینی ترمودینامیک اشتباه بوده است؛ چون ترمودینامیک کاری با میزان پیشرفت واکنش و نحوه انجام فرایندها ندارد. نظر به اهمیت انجام فرایندها از نظر بهره زمانی ، لازم است که عامل زمان در بررسی فرایندها وارد شود.