MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Benzer belgeler
MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Fizik 1 Laboratuvarı. Deney 5: Momentumun Korunumu ALANYA ALAADDİN KEYKUBAT ÜNİVERSİTESİ RAFET KAYIŞ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Dairesel Temellerde Taban Gerilmelerinin ve Kesit Zorlarının Hesabı

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Çift yarık: Foton saçılımı ve girişim deseninin matematiksel modeli

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

5.111 Ders 34 Kinetik Konular: Sıcaklığın Etkisi, Çarpışma Teorisi, Aktifleşmiş Kompleks Teorisi. Bölüm

4.1 denklemine yakından bakalım. Tanımdan α = dω/dt olduğu bilinmektedir (ω açısal hız). O hâlde eğer cisme etki eden tork sıfır ise;

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ DERS. Prof. Dr. Haluk YÜCEL RADYASYON DEDEKSİYON VERİMİ, ÖLÜ ZAMAN, PULS YIĞILMASI ÖZELLİKLERİ

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Theory Tajik (Tajikistan)

BÖLÜM 17 RİJİT ROTOR

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

MAK 308 MAKİNA DİNAMİĞİ Bahar Dr. Nurdan Bilgin

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

Fizik 203. Ders 5 İş-Enerji- Momentum Ali Övgün. Ofis: AS242 Fen ve Edebiyat Fakültesi Tel:

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-1 LABORATUVARI DENEY RAPORU

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

8.04 Kuantum Fiziği Ders V ( ) 2. = dk φ k

DİNAMİK Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

Adı ve Soyadı : Nisan 2011 No :... Bölümü :... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ARA SINAV SORULARI

Birinci Mertebeden Adi Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Alfalar: M Q. . -e F x Q. 12. Hafta. Yüklü parçacıkların ve fotonların madde ile etkileşimi

PARÇACIKLAR SISTEMLERİNİN DİNAMİĞİ

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Gamma Bozunumu

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

İÇİNDEKİLER xiii İÇİNDEKİLER LİSTESİ BÖLÜM 1 ÖLÇME VE BİRİM SİSTEMLERİ

Ödev 1. Ödev1: 600N luk kuvveti u ve v eksenlerinde bileşenlerine ayırınız. 600 N

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

İleri Diferansiyel Denklemler

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

GÜÇ Birim zamanda yapılan işe güç denir. SI (MKS) birim sisteminde güç birimi

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

I. POLAR KOVALENT BAĞLAR/POLAR MOLEKÜLLER

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI ISIL IŞINIM ÜNİTESİ

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

DENEY 5 DÖNME HAREKETİ

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

FİZİK PROJE ÖDEVİ İŞ GÜÇ ENERJİ NUR PINAR ŞAHİN 11 C 741

Mekanik. Mühendislik Matematik

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

İleri Diferansiyel Denklemler

EDUCATIONAL MATERIALS

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

KİNETİK ENERJİ, İŞ-İŞ ve ENERJİ PRENSİBİ

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

Parçacık Fiziğinde Korunum Yasaları

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

4. İKİ BOYUTLU UZAYDA ÇARPIŞMA

ĐŞ GÜÇ ENERJĐ. Zaman. 5. Uygulanan kuvvet cisme yol aldıramıyorsa iş yapılmaz. W = 0

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK. Klasik Yaklaşımda Kanonik Dağılım I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü 2017

Akışkanların Dinamiği

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

İleri Diferansiyel Denklemler

11. SINIF KONU ANLATIMLI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 7. Konu İTME VE ÇİZGİSEL MOMENTUM ETKİNLİK VE TEST ÇÖZÜMLERİ

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İleri Diferansiyel Denklemler

BÖLÜM 1: Matematiğe Genel Bakış 1. BÖLÜM:2 Fizik ve Ölçme 13. BÖLÜM 3: Bir Boyutta Hareket 20. BÖLÜM 4: Düzlemde Hareket 35

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II Bahar

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

Transkript:

MIT Açık Ders Malzemeleri http://ocw.mit.edu 5.62 Fizikokimya II 2008 Bahar Bu materyallerden alıntı yapmak veya Kullanım Şartları hakkında bilgi almak için http://ocw.mit.edu/terms ve http://tuba.acikders.org.tr sitesini ziyaret ediniz.

Ders 30, Sayfa 2 Ders #30 Gazların Kinetik Teorisi: Çarpışma Dinamiği ve Saçılma Kinetik teorinin amacı, bir çift molekül arasındaki çarpışma prosesini anlamaktır. Bu derste, klasik çarpışma prosesinin basit bir tanımını veriyoruz. Bu konuyu tam olarak geliştirememize rağmen, saçılma deneylerinin moleküler etkileşimler konusunda değersiz bir bilgi kaynağı olduğunu ve saçılma deney sonuçlarının gazların taşınım katsayılarını öngörmede kullanılabileceğini bilmek önemlidir. gelen akı saçılma açısı Tipik saçılma deneyi,tanecik akısının durgun hedef gaza gönderilmesi ve taneciklerin sapmasının hedef bölgesinden belli bir uzaklıkta değişik saçılma açılarında gözlemlenmesinden oluşur. Moleküler düzeyde bu prosesi, belli bir çarpışma çiftini dikkate alarak tanımlıyoruz. Çarpışan çift için aşağıdakileri kabul ediyoruz: Kütle merkezi koordinatlarında çiftin enerjisi: ile verilir ve r(t) çarpışan tanecikler arasındaki uzaklıktır. Çarpışmayı karakterize etmek için sadece iki bileşen (x ve y) gereklidir zira iki tanecik çarpışmasının kütle merkezi koordinat sisteminde bir düzlemde sınırlandırıldığını göstermek mümkündür. Enerji, indirgenmiş kütleli, μ,hayali taneciğin x ve y kinetik enerjisi toplamıdır. Sadece iki merkez arasındaki uzaklığa bağlı olan bir potansiyel enerji, V[ r(t)] vardır. Çarpışma, iki çarpışan partnerin iç modlarına hiçbir enerjinin transfer edilmediği anlamına gelen esnek olarak varsayılır. Bu durumda, toplam E izlenen yol boyunca her noktada sabittir.

Ders 30, Sayfa 3 Polar koordinatlarda, x(t)=r(t)cos[ϑ(t)],y(t)=r(t)sin[ϑ(t)] dir ve enerji dır Ayrıca, kuvvet merkezi olduğundan çarpışma süresince açısal momentumun korunumu vardır. Açısal momentum L =r xp olarak tanımlanır. ve ve L = L z = xp y yp x olduğundan çarpışma sırasında korunmuş, yani zamandan bağımsız, açısal momentum sonucunu elde ederiz Gelen taneciğin hedefe t = da x = dan yaklaştığı bir çarpışma prosesi düşünüyoruz; bu nedenle r( ) + ve ϑ(0)=π/ dir. X yönünde tanecik başlangıç hızını g olacak şekilde koordinat sistemini seçiyoruz; böylece ( )=g ve ( )=0 dır ve tanecik konumu etki parametresi b dedir y ( ) = b. Çarpışma ilerledikce, tanecik,saçılma merkezi tarafından çekilir veya itilir ve sonunda öyle saçılır ki t = + da tanecik χ=π ϑ(+ )açısında saçılmıştır. Bu saçılma açısı etki parametresi, gelen bağıl hız g ve şüphesiz saçılma potansiyeli V[r] nin bir fonksiyonudur. Durum aşağıda şematik olarak gösterilmiştir:

Ders 30, Sayfa 4 Başlangıç enerjisi ve açısal momentum: ve dir ve bu iki büyüklük çarpışma boyunca korunur. Önceki sayfadaki enerji eşitliğinden ϑ(t) yi elimine etmek için açısal momentum ifadesini kullanarak: buluyoruz ve r(t) için çözerek, Karekök alırsak elde ediyoruz. Burada +/- işaretleri önemlidir. Çarpışma prosesinde zamanla izlenen yolun ayrıntıları ile değil saçılma ile ilgileniyoruz. Bu nedenle, zamanı, çarpışma prosesini tanımlayan açı lehine elimine etmek için bağıntısını kullanıyoruz.

Ders 30, Sayfa 5 olduğundan, olur. ve r (t) için değerinin konulması saçılma prosesini tanımlayan merkezi bir eşitlik eldesini sağlar Çarpışmayı uzaklığın azaldığı ve açı arttığında geliş kısmına bölüyoruz. Bu, ϑ m açısında en yakın yaklaşma uzaklığı r m ye ulaşıncaya kadar devam eder. Đzlenen yolun gidiş kısmında hem açı hem de uzaklık artar. Böylece: geliş: gidiş: Bu nedenle izlenen yolun geliş kısmında için negatif işaret, izlenen yolun gidiş kısmında ise için pozitif işaret alıyoruz; iki bölgeyi en yakın yaklaşma uzaklığı r m ayırır. En yakın yaklaşma uzaklığında r ( t) = 0 bu nedenle Şimdi şeklinde yazdığımız saçılma eşitliğini integre edecek durumdayız. Đzlenen yolun geliş kısmında :

Ders 30, Sayfa 6 Đzlenen yolun gidiş kısmında: Saçılma açısı, χ, için son sonucumuz olup,en yakın yaklaşma uzaklığı eşitliğinden bulunur. Sert küreler. Sert küreler için σ çarpışma çapı olmak üzere, r < σ için V(r )= ve r σ için V(r) = 0 dır. 0 < b < σ için en yakın yaklaşma uzaklığı r m = σ dır ve olur. Bu integralin değerlendirilmesi kolaydır. x= b/r değişkenler değişiminden sonra: Kafa kafaya çarpışma için, b = 0 ve χ(0) = π dir. Eğer b > σ ise hiç çarpışma yoktur ve en yakın yaklaşma uzaklığı r m = b dir, ortaya çıkan saçılma açısı:

Ders 30, Sayfa 7 dir. Tekrar x = b/r değişkenler değişiminden sonra: Bu etki parametrelerinde hiç sapma yoktur. σ çaplı sert küreden saçılma açısı (radyan cinsinden) Coulomb etkileşimi V(r)= formunda Coulomb etkileşimi için sapma aksiyonu tam olarak bulunabilir. Bu durumda en yakın yaklaşma uzaklığı dan bulunur. En yakın yaklaşma uzaklığı olmak üzere

Ders 30, Sayfa 8 Saçılma açısı için integrasyon yapılabilir. Cevap: dır. Bu formülün hem itme ve hem de çekme Coulomb potansiyelleri için geçerli olduğuna dikkat edin. Ters kare potansiyeli. Bu potansiyel de tam olarak çözülebilir. Eğer V(r)= ise. En yakın yaklaşma uzaklığı için: veya, olmak üzere buluruz. Saçılma açısı için sonuç: dir. (radyan) V(r)=α/ r 2 den saçılma itme çekme

Ders 30, Sayfa 9 Saçılma etkin kesitleri Saçılma, dersin başlangıcındaki şekilde gösterildiği gibi olur. x-ekseninden aşağıya bakarak gelen tanecik akısının, belli bir etkin kesite düzgün bir şekilde düştüğü hayal edilir. Soldaki şekilde gösterildiği gibi, diferansiyel etkin kesit; büyüklüğü 2πbdb olan, etkilenen alandır. Bu nedenle diferansiyel saçılma etkin kesiti dσ için olur. Toplam etkin kesit σ T gelen demetin çarptığı toplam alan üzerinden integrasyonla bulunur: bmaks maks Saçılma, gelen demette hedefi b ve b+db arasında, daha önce tanımlanan belli bir saçılma açısı χ e etkileyen tanecikleri alır. Ölçüm, küçük bir katı açı dω= 2πsinχdχ da saçılan tanecikleri toplayan kollektör yerleştirerek yapılır. Çarpışma dinamiği, bu diferansiyel katı açıyı etki parametresi diferansiyel elementine bağladığından: bağıntımız olur. Veya alternatif olarak, saçılma fonksiyonu S(χ) cinsinden olmak üzere Saçılma etkin kesitinin ölçümü, çarpışan partnerler arasındaki etkileşim potansiyelini karakterize eden moleküler parametreler hakkında bilgi verir.

Ders 30, Sayfa 10 Taşınım özellikleri veya tepkime dinamiği hakkında bilgi edinmek için çarpışma dinamiğini araştıran fizikokimyacılar için bu tür ölçümler önemli bir araçtır. Etkin kesit ve saçılma fonksiyonu için en basit örnek, çarpışan sert kürelerdir. Daha önce bu derste sert küreler için: olduğunu saptamıştık. olur ve bu nedenle dir. Sert küreler için saçılma fonksiyonu, küresel izotropiktir. Büyüklüğü, sert kürelerin çarpışma çapını, σ saptar. Sert küreler için diferansiyel saçılma etkin kesiti: dir.