Қос қабатты потенциалдар түсінігі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ
Кіріспе
1.Потенциал түсінігінің теориялық әдістемелік негіздері
1.1. Потенциал түсінігі түрлері
1.2. Қос қабатты потенциалдар түсінігі
2. Қос қабатты потенциалдардың физикалық сипаттамасы
2.1.Қос қабатты потенциалдардың қасиеттері
2.2.Қос қабатты потенциалдардың математикалық үлгісі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Физика ғылымында потенциал түсінігі көптеген түсінікке ие. Кез келген адам электроникада немесе үй жағдайындағы электр желісінде потенциал өлшем бірлігі іспеттес.
Потенциал-физикалық күш өрістерінің кең көлемді тобын және физикалық шамалардың вектормен көрсетілген өрістерін сипаттайтын ұғым. Әрбір векторлық шама а өзінің потенциалының градиентіне тең: а=gradj. Мұндай жағдайда векторлық өрісті потенциалдық деп атайды. Потенциал векторлық өрісті сипаттау үшін көмекші функция ретінде енгізіледі. Термодинамикада потенциал берілген жүйе күйін сипаттаушы макропараметрлерге байланысты функция ретінде қарастырылады. Потенциал арқылы термодинамикалық жүйенің барлық қасиетін анықтауға болады. Физикада потенциал ұғымының басқа мағынасы да бар. Мысалы, электр өрісінде ол бірлік зарядты электр өрісінің берілген бір нүктесінен шексіздікке тасуға кеткен жұмысына тең.
Потенциал түсінігі күштің сапасы мен түрлі табиғаттың тізімінде де өте жақсы қолданылады. Скалярлық функция, мөлшерге орай вектор болады, бұл міне потенциал.
Гравитациялық потенциал өріске негізделген. Термодинамика процесінде потенциал түсінігі ішкі энергияның жүйесінде қолданылады. Ал механикада күшке негізделеді. Электрика саласында потенциал электрлік негізде. Электр өрісі электрлік потенциал. Статикалық формасныда электрлік потенциал энрегияда оң заряд береді, электромагниттік потенциалдың түрлі типтері анықталады. Оның екінші формасы векторлы, магнит өрісінде көрінеді.
Стандартты электродты потенциал мағынасы электродты реакция мүшелерінің активтілігіне байланысты емес және берілген электродқа қонстанта болады. 25[0]С-ге қатысты стандартты потенциалдар (таблица өлшемдері); егер олар температуралық коэффициенттен, таблицадан табуға болады. Стандартты потенциалдар ерітінділердегі химиялық тепе-теңдікті есептеуге қолданылады. Стандартты электродты потенциалдардың астыңғы қатарында орналасқан кез-келген электрод қышқылдық түрде болады, үстіңгі қатардағы электродқа қарағанда (мысалы: Раниель - Якоб элементі). Егер осындай электродтан электрохимиялық жүйе құрса, онда астыңғы реакция тотықтырғыш (Сu), ал үстіңгі - тотықсыздандырғыш реакция (Zn).Бұл процесс химиялық жолмен өтетін және егер екі электродтың да белсенді заттары бір-бірімен қатынаста болып жүрсе, бұл реакция бір бағытта жүреді.Жүйеде тепе-теңдік орнайды, егер екі электрод потенциалы бірдей болса. Бұл реакция тепе-теңдік константасына байланысты жүреді.

1.Потенциал түсінігінің теориялық әдістемелік негіздері
1.1. Потенциал түсінігі түрлері
Потенциал түсінігі кең түсінікке ие. Физикада потенциал термині әр түрлі өрістердің (электростатикалық, магниттік, гравитатциялық т.б.) энергиясын сипаттау үшін қолданылатын шама. Биологиялық мембранада электр өрісі бар, олай болса ол өрістің энергиясын да осы тәрізді бипотенциал деген шамамен сипаттаймыз. Көбіне потенциалдың шамасын қолданбайды, олардың айырымын, яғни екі нүктедегі потенциалдар айрымын қолданады: Dj =j2 - j1, мұндағы j2 и j1 сәйкес нүктелердегі (аймақтардағы) потенциал шамасы. Биопотенциал деп ағзаның екі нүке арасындағы потенциалдар айырымын немесе мембранадағы биопотенциал деп, мембрананың ішкі және сыртқы орта арасындағы потенциалдар айырымын атайды.
Электростатикалық өрістегі тасымалданатын заряд ретінде бірлік нүктелік оң зарядты алатын болсақ, нда жолдағы өріс күштерінің элементар жұмысы -ге тең, мұндағы - элементар орын ауыстыру бағытына Е векторының проекциясы.
Бұдан кернеулік векторының циркуляциясы деп аталады. Q нүктелік зарядтың өрісінде, зарядтың орын ауыстырғандағы істелетін жұмысын қарастырсақ, -жолдағы істелетін жұмысы . Кулон заңынан . Бұдан заряд потенциалы екенін ескерсек ). Потенциал - скалярлық шама, өрістің берілген нүктесіндегі потенциалық энергияның, сыншы зарядқа қатынасы . Бұдан потенциал өрістің энергетикалық сипаттамасын беретін физикалық шама екенін көреміз.
Электростатикалық өрістердің суперпозициялары принципінің көмегімен электр зарядтары жүйесі өрісінің кернеулігін есептеуді, еркін тұйық бетке толассыз электр өрісінің кернеулік векторының ағынын анықтауға болады. Q нүктелік зарядын қамтитын, r радиусын сфералық бетіне толассыз кернеулік веторының ағыны:
Бұл формула еркін тұйықталған бетке толассыз, вакуумдегі электростатикалық өрістің кернеулік векторының ағыны, ге бөлінген, зарядтардың осы бетінің ішіндегі алгебралық қосындыға тең.
Қозғалмайтын зарядтардың электр өрiсiн электростатикалық деп атайды. Ол тек электр зарядтарынан пайда болады және уақыт бойынша өзгермейдi. Электр өрiсi осы зарядтармен қоршаған кеңiстiкте бар болады және онымен үздiксiз байланыста болады. Электр диполiнiң негiзгi сипаттамасы диполь (электр) моментi деп аталатын векторлық физикалық шама болып табылады. Бұл моменттiң модулi заряд q модулiнiң арақашықтыққа L көбейтiндiсiне тең: . Сыртқы электростатикалық өріске орналасқан электрлік дипольдің энергиясын қарастырсақ. Алдымен сырты электростатикалық өрісте орналасқан екі дипольді аламыз. Олардың кернеулігі E1 және E2 тең. Ал потенциалы φ1 және φ2 тең деп аламыз. Сыртқы электростатикалық өріске орналасқан электрлік дипольдің энергиясы мынаған тең болады: U= -eφ1+eφ2=e{φ2- φ1}=e.δφ δl.l=Pgradlφ, E=-gradφ, -gradlφ=El, U=pEl, U= -pEl=-(pE), p↑↑E.
Векторлық потенциал-құйынды векторлық өрісті сипаттауға арналып қолданылатын векторлық функция. Потенциал-физикалық күш өрістерінің кең көлемді тобын (электрлік, гравитатциялық, т.б.) және физикалық шамалардың векторымен көрсетілген өрістерін(сұйықтық жылдамдығының өрісі, т.б.) сипаттайтын ұғым. Әрбір векторлық шама а өзінің потенциалының градиентіне тең а=gradj. Мұндай жағдайда векторлық өрісті потенциялдық деп атайды. Векторлық өріс кестесінің әрбір нүктесінде вектор болатын функциямен сипаттайтын физикалық өріс.
Нүктелік зарядтар системасының потенциалын табу шін нүктелік заряд потенциалының формуласын және суперпозиция принципін пайдалану керек:𝜑= .Мұндағы -потенциалы анықталып отырған нүктенің радиус-векторы, -i-ші нүктелік заряд орналасқан нүктенің радиус-векторы. Заряд белгілі бір көлем бойынша , , ) тығыздықпен үзіліссіз таралған болса,заряд таралған көлемнің әрбір бөлігін нүктелік заряд ретінде қарастыруға боларлықтай етіп өте кішкентай бөліктерге бөлеміз.Сонда әр бөлігінің заряды d =𝛒( , , )d болады.Енді суперпозиция бойынша және өте кішкентай көлемдер бойынша алынған қосындының шегі интегралға тең екенін ескерсек, 𝜑= болып шығады.

1.2. Қос қабатты потенциалдар түсінігі
Қос қабатты потенциалдар түсінігінде электрлік қасиетіне байланысты барлық заттар полярлы молекула немесе полярлы емес болып бөлінеді. Молеуланың бірінші типінде жағымды және жағымсыз электр зарядтары кездеспейді, су молекуласына байланысты тиімді келеді. Полярлы молекула орталығында жағымды және қалыпты зарядтар кезігеді, олар азот қосылысында, сутегіде, бензолда, көміртегілерде кездеседі.
Молекула арасындағы әсер етулер ван дер вальсовты әсер етулермен анықталады. Ван дер вальс күшінің табиғаты электрлік молекулаға әсер етеді. Полярлы емес молеуланың әсері олардың арасында ғана болады. осындай типтегі молекуланың потенциалды энергиясы қос қабатты әсерлесуді құрайды. Ол мынадай болып өріледі:

Заттың электрондық теориясы екінші құрастырушы молеулаларлдың арасындағы екінші тартуды құрайды. Молеула арасындағы тартылу күші, эмпирикалық тәуелсіздікте жазылады және де қос қабатты потенциал полярлы емес молекулаға әсерлеседі:

Мұнда тұрақты маңыздылық табылады, молеула құрылысында. Мұндай формадағы потенциал Леннард-Джонс потенциалына негізделген, оның потенциалының 6-12 сі деп аталады. Полярлы молекула үшін қосымша үшінші қабат ұсынылады, дипольды әсерлесу мен арақашықтығы бар, температураға да байланысты.
Оң потенциалды энергияда екі молекула арақашықтық арқылы өзгерісте болады, жағымды энергия тартылады. Графикалық маңыздылығы:

Потенциальды шұқыр молекула арасында анықталады да екі параметрлі болады: терең және нолдік диаметрлі молекула. Бұл параметрлер химиялық табиғатта молекулаға сипатталады.

Қисық сызықтар және оське жақындау асимпты жақындау болады, яғни ол нолдік негізден басталғанда:

Бұл теңдікте тұрақты және потенциалдың басқа түрін алуға болады:

Молекула арасындағы әсер ету өндірістік потенциалға келеді:

Күш арасындағы молекула аралық әсерлесу жағ,ымды болады, күштің оң әсер етуі беріледі. Тербеліс күші сығылады. Күштің сығылуын пайдалану арқылы жеңіл табуға болады:

Тәуелділік негізіндегі процесте молекуланың жақындауы мен соқтығуы көрінеді. Молекуланың басталуы орталықтан басталады да, ал екінші молекула орталығында осьтік тиімсіздік пен кинетикалық энрегиядағы бастақы жазбаға бағытталады:

6.13. сурет

6.14.сурет

Бірінші молекулаға жақындау, екінші күшті сығымдау жылдамдығы өсе түседі, ол үшін толық екі молекулалы энергия болады, сондықтан да ол өзгеріссіз қалады.

мұнда -жиілік массасы).

2. Қос қабатты потенциалдардың физикалық сипаттамасы
2.1.Қос қабатты потенциалдардың қасиеттері
Қос қабатты потенциалдардың көптеген қасиеттері бар. Жалпы дене электростатикалық өрісте потенциалдық энергияға ие, потенциалдық энергиялардын айырымы консервативті күштердің жұмысына тең. Сондықтан жұмысты зарядтардың потенциалдық энергияларының айырымы ретінде алуға болады.

Біраттас зарядтар үшін потенциалдық әсерлесу энергиясы оң, әр аттас зарядтар потенциалдық әсерлесу энергиясы теріс. Электростатикалық өріс потенциалы қатынасы, зарядына байланысты емес, өрістің энергетикалық сипаттамасы . Потенциал скалярлық физикалық шама, бірлік оң зарядтың потенциалдық энергиясымен анықталады.

; зарядты 1-ші нүктеден 2-ші нүктеге орын ауыстырғандағы электростатикалық өріс күштерімен
, шексіз алыс нүктеде өріс жоқ.
Бірінші нүктеде өріс потенциалы бірлік зарядты өріс бірінші нүктесінен шексіз алыс нүктеге дейін орын ауыстырганда жасалатын жұмысына тең.
. Нүктелік заряд потенциалы .
Егер өріс нүктелік зарядтар жуйесінен тудырса, онда зарядтын потенциалдық энергиясы, потенциалдық энергиялардын қосындысына тең.

Қос қабатты потенциалдарда өріс болады, бір тракекториядан екінші траекторияға ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.