(c) Schechner Michshur 1 Calorimetry1 מכשור אלקטרוני ד"ר פנחס שכנר...

(c) Schechner Michshur 1 Calorimetry

1

מכשור אלקטרוני ד"ר פנחס שכנר

D152 במעבדה לתאי דלק – 9:30 עד 8:30לאחרים: ימי א' עם תיאום מראש

http//brd4.ort.org.il/~pinchas

)2008שעות קבלה )לאלו שחיים בשנת שעות ביממה, כל יום ב-:24

[email protected]

Syltar דף משוואות

[email protected]


2

שבוענושא

1קלורימטריה ומצבי צבירהמצבי צבירה

וואקוםננוטכנולוגיה

12אלקטרוניקה של הוואקום

23אלקטרוניקה של הוואקום

4מכשור הפועל על פי הולכה בוואקום

5: מיקרוסקופ אלקטרוני 1מכשור ננוטכנולוגי

6: מיקרוסקופ כח-אטומי 2מכשור ננוטכנולוגי

7אלקטרוניקה של הפלסמה וגזים גזים

8מכשור הפועל על פי ההולכה בגזים

נוזלים פולריים

9הולכה בנוזלים פולריים

10מכשור מבוסס הולכה בנוזלים

11תאים גלבניים ובטריות

112תאי דלק

213תאי דלק

14הולכה פולימרים פולימרים


3

Bibliography1 - Regtien P. P. L.- Instrumentation Electronics.

Pretence Hall Europe (Hertfordshire, Eng.), 1992.2 - Mahan B. H.- College Chemistry.

Addisson-Wesley Publishing Company (Reading, Massachusetts), 1967

3 - Alonso M. and E. J. Finn - Fundamental University Physics III.Quantum and Statistical Physics. Addison-Wesley Publishing Company(Reading, Massachusetts), 1968.

4 – A. J. Bard and L. R.Faulkner. Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications. John wwiley and Sons, 2001


4

הרכב הציון בקורסתרגילים, בזוגות, מוגשים במייל15%

18:00עד יום ג' שלפני השיעור בשעה

" על "דפי נוסחאות5%מתוכם

מוסיף רק עם ציון עובר בבחינה

מבחן85%

ASME Journals Digital Submission ToolGuidelines and Information

Writing a Technical Paper or Brief

נוהל כתיבת מסמכים הנדסיים לפי


5

מכשור אלקטרוני : מצבי צבירה1פרק

ותכונות מחזוריותתיאור מכשיר: דוגמה,

הקלורימטר1.1

1.2מצבי צבירה כתלות באנרגיה

1.3פרודות ומצבי צבירה

1.4מחזוריות תכונות של יסודות

http://www.chemtutor.com/sta.htm

הודעה על נובמבר

26:ההרצאה נדחית


6

תיאור מכשיר#שם

1מטרת המכשיר2תיאור

2.1דיאגרמה סכמתית2.2טבלת מכלולים3עקרון הפעולה

איך מארגנים טבלה

הטבלה הוא כלי העברת מידע הנדסי ומדעי


7

הקלורימטר

מכשיר לקביעת התכונות הבאות של חומרים:נקודת התכהנקודת נידוףחום כמוס להתכהחום כמוס לנידוףקיבול חום

מטרת המכשיר


8

קלורימטר – תיאור סכמתי

במלל: הצגתהשרטוט והטבלה

הספקה - 3לגוף חימום

- מקום 2לדגימה

תא -1מבודד

לגוף חימום - 4

-תרמומטר5

- מיקרוסקופ7 -דוגמה נבדקת6


9

קלורימטר: רשימת מכלולים

#שם המכלולתיאור/תפקיד

1

2

3

4

5

6

7


10

Jouleעקרון הפעולה: חוק החימום של

R = eL/Sההתנגדות של מוליךe]Ohm cm[ התנגדות ספציפית

מוליכות ספציפית

dH/dt = i2R

V = iRאותה ההתנגדות של חוק אום

H = i2Rtכאשר הזרם קבוע

P = H/t = i2Rההספק


11

מצבי צבירה כתלות באנרגיה

מוצקHhs

מעבר נוזל-גזHv

נוזלHhl

מעבר מוצק-נוזל

Hf

גזHhg

H[Energy/mass]

T [0K]mp bp

פלסמה

תוצאות גרפיות של קלורימטר


12

יחידות סימן גודל נמדד)בלחץ קבוע(

0C0F0K

m.p. נקודת הקיפאוןMelting point

b.p. נקודת הרתיחהBoiling Point

cal/molcal/gJ/molJ/g

Hfחום כמוס להתכה

Latent Heat of Fusion

Hvחום כמוס לנידוף

Latent Heat of Vaporization

cal/mol/0CJ/mol/0KJ/g/0K

cal/mol/0K

Cp

חום סגוליHeat Capacity

במצבצבירה נתון

ערכיםקבועים,בלתי תלויים

בטמפרטורה,במעבר בין

מצבי צבירה


13

התחשבות במסה

Hhs = m T Cpחימום בתוך מצב צבירה

Hf = m Hfחום בהתכה

Hv = m Hvחום בנידוף

להסתכל ביחידות

Hhl = m T Cpחימום בתוך מצב צבירה


14

Polymersפולימרים

אטומים, מולקולות וגבישים... בהמשך

Handbook ב-12 מצא את התכונות של שקף תרגיל: היא הסיפרה האחרונה n פחמנים, כאשר nשל חומר המכיל

של תעודת הזהות שלך

.המעבר ממצב צבירה אחת לשני איננו חדיש תחום טמפרטורות שבהם הפולימר עובר

.מ"מוצק" לנוזל

הערכים של היסודות נמצאים במערכה המחזורית

D. R. Lide, Editor, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 83rd ed., CRC Press, Boca Raton (2002-2003).

-חומרים נוספים ניתן למצוא ב


15

האטום והיון

Inner Shells

רמה מלאה חלקית

רמה ריקה ראשונה

+Z

גרעין

מקום בעל ההסתברות הגבוהרמות באטום בגזביותר למצוא את האלקטרון


16

נוצרות רמות במולקולה +Z +Z

הפנימיות הרמותצמודות לגרעין נשארות

+Z +Z

חפיפה של רמות מלאות חלקית וראשונה ריקה

+Z +Z

כאשר מקרבים אטום אחד לשני

האלקטרונים של הרמות, המלאות חלקית" באטומים"

מאכלסים את הרמות המולקולרית


17

רמות מולקולה

פוליאטומית קווית

+Z +Z +Z +Z

הרמותהפנימיות

צמודות נשארותלגרעין.

+Z +Z +Z +Z

חפיפה של רמות מלאות חלקית

וראשונה ריקה

+Z +Z +Z +Z


18

רמות במוצק

+Z +Z +Z +Z

הרמותהפנימיות

צמודות נשארותZ+לגרעין. +Z +Z +Z

חפיפה של רמות מלאות חלקית

וראשונה ריקה

+Z +Z +Z +Z

לא סגור להמחיש שזה מספר גדול מאוד


19

היווצרות רמת הגביש

+Z +Z +Z +Z Eg

רמת הערכיות: מיזוג של כל הרמות המלאות חלקית

מיזוג של כלרמת ההולכה: הרמות הריקות הראשונות

ערכיות

הולכה

Eg


20

Eg מיון מוצקים לפי

104

[-1cm-1]

מתכות

שם

גדילה

)T(

-0.0~ 0.2

Eg

[eV]

10- 10-5 מוליך למחצה

קטינה 0.3 – 3.0

קטנה יותר קטינהמבודד > 4.0


21

מבנה

בסיסי מבנה

בסיסי

מוצק

בסיסי המבנההחוזר על עצמו

בסיסי המבנההחוזר על עצמו


22


23

נוזליאין סדר מרחבי קבועם

תנועה מתמדת מגע תמידי בין פרודות


24

המרחק בין פרודותגזמשתנה כל הזמן

תנוע אקראית


25

טבלת השוואה

תנועת הפרודות רופף ומשתנהנוזלים

,וויברציה

רעידה סביב

נקודה קבועה

גבוהמוצק

קבוע הגביש

ax, ay, az

PV = nRT

)אידיאלי(

Ek

איןגזים

סדר מרחבימצב צבירה


26

הבדל בין מוצק ומולקולההבדל בין מוצק ומולקולה

"מוגבל, "סטכיומטריתמולקולה

בלתי מוגבל, שומר גבישSiO2סטכיומריה,

מספר אטומים

H2O

NH3

H2

O2

C6 H12O6

מוצק מולקולרי


27

המערכה המחזורית

www.nist.gov/srd

סדר עולה :של

מסה

תכונותעמודותסיום בגז אצילשורות

Z


28

Sargentפרטים בלוח של Welch

תרגילים לשבוע הבאה: זוגיים


29

Sargent Welchפרטים בלוח של


30Mahan, College Chemistry

Noble Gases

Minimum andMaximum Values

Alkaline Metals

Halogenes

EIתכונות מחזוריות,

EI,

eV

Z


31Mahan, College Chemistry

Noble Gases

Minimum andMaximum Values

Alkaline Metals

Halogenes

מצבי חימצון


32

amu ביחידות מסה של חלקיק amu ביחידות מסה של חלקיקשווה הערך של מסה של אטום מימן (בערך)

איזוטופ פחמן 1/12שווה הערך של מסה של 12

Kg -מסה של מולקולה ב .KgMWamu = Σa.m -מסה של מולקולה ב

MW(Kg) = MWamu x mH

mH = 1.66 x 10-27 Kg

amu ביחידות מסה של מולקולה

MW(H2O) = (1x2) + 16 = 18 amu

שווה ליחידה, בערך) amuמדוע דרך מימן? כי המסה של מימן )ב-

MWamu= Σa.m.


33

– חשב את המרחק הממוצע 1.10בין הפרודות בטמפרטורת החדר של:

נניח שמדובר בגזגז, עבור :אידיאלי המקיים

PV = nRT = n(NAvok)T

הסוד הוא למצוא את הנפח המולרי

STPבתנאי PSTP = 1 atm

VSTP = 22.41 liter

TSTP = 273.15 0K

n = 1

ליטר,22.4כלומר, בנפח של בלחץ אטמוספרי יש

מול אחד של גז אידיאלי.

מכאן, שהנפח שתופסת פרודה של גז אידיאלי יהיה:Vparticle(gas) = (22.4 x 103)/(6.23 x 1023) =

3.6 x 10-20 cm3

גז כלשהו• מים כנוזל• נחושת•


34

, כדוגמה לנוזל טיפוסי:מיםעבור

g 18למול של מים יש מסה של

הגדרת ה"גרם" זה המסה של סמ"ק מים סמ"ק18לכן, למול של מים יש נפח של

:כל מולקולה של מים תופסתVparticle(water) = 18/(6.23 x 1023) = 2.89x10-23 cm3

g AW(Cu) = 63.55, דוגמה למוצק טיפוסי:נחושתעבור

:כל אטום של נחושת תופסVparticle(Cu) = 7.09/(6.23 x 1023) = 1.14x10-23 cm3

8.96 g/cm3 (Cu)= :הנפח של מול נחושת הואVmol Cu = AWM/= 7.09 cm3


35

1.11 – רשום את הסימן של היסודות שבקבוצות •

הרשומות בטבלה המחזורית.

רשום ליד כל יסוד את המוליכות הספציפית •שלו.

צייר קוו המחבר את המוליכים למחצה -•


36

IIIBIVBVBVIBVIIB

sסימןsסימןsסימןsסימןsסימן

B5x10-12C0.07N---O---F---

Al37.7Si4x10-

4P10-16S5x10-

16Cl---

Ga1.8Ge3x10-

6As3.8Se8Br10-16

In3.4Sn8.7Sb2.6Te2x10-4I10-11

Tl5.6Pb4.8Bi0.9Po0.7At---

m

1106

יחידות המוליכות הם:


37

:-המוליכות של המוצקים תלויה ב

2 -Impurities

4 - Temperature

dT

d

Negative Metal

Positive SC, Resistor

3 - IrradiationSelenium גלאים

1 -Allotropy DiamondCarbonCarbon Powder

Graphite

20שקף


38

Allotropic Forms of Carbon

http://encarta.msn.com/media_461542203/Allotropic_Forms_of_Carbon.html


39

,מעבר פזותכוחות וואן-דר-וולס

+Z +Z

+Z +Z

+Z +Z

הווצרות מסלול משותף לשני שביןבמרחק מינימלי גרעינים

שתי גרעינים יוצר מולקולה יציבה

מה קורה כאשר?המרחק הוא לא מינימלי


40

,מעבר פזות כוחות

וואן-דר-וולס+Z +Z

השדה של גרעין מרוחק משפיע על ההסתברות .להמצאות של אלקטרון ה"שייך" לגרעין השני

השפעה חזקה לאלקטרונים של הרמות המלאות חלקית

נוצרות רמות ,משותפות ,לא יציבות .רגיעיותקשר"

"וואן דר-וואלס


41

בקשר שבין שני גרעינים פועלות שני כוחות מנוגדות: דחיה ומשיכה

FN = FA + FR

FA = Attractive Force FR= Repulsive Force

מוצקים ונוזלים הם במצב צבירה כזה בגלל כוחות

וון דר וואלס

:חום כמוס לרתיחהשבירת הכוחות וון דר וואלס


42

r, A0

E0

FA

FR

PotentialEnergy

Repulsion

Attraction

0

לכל הקשרים בין אטומים(קוולנטי, יוני, מימני)

יש עקומה כזאת

FN

r0

(c) Schechner Michshur 1 Calorimetry1 מכשור אלקטרוני ד"ר פנחס שכנר...

Documents

Transcript of (c) Schechner Michshur 1 Calorimetry1 מכשור אלקטרוני ד"ר פנחס שכנר...