Вопросы и задания для РК 1

вопросы и задания для РК 1.

Понятие температуры. Особенности измерений при низких температурах Термодинамические принципы построения температурной шкалы. Практические температурные шкалы. Национальные и международные температурные шкалы. Единственность ПТШ.  Абсолютная термодинамическая шкала температур. Возможность ее воспроизведения. Первичные и вторичные термометры. Точность, чувствительность, стабильность термометров.  Международная практическая шкала температур. Принципы построения. Единственность МПТШ-68 и отклонения от абсолютной термодинамической шкалы при низких температурах. Предварительная температурная шкала ПТШ-76. Реперные точки ПТШ-76. Основные реперные точки МПТШ-68 и методы их реализации. Установление температурной шкалы в интервале между реперными точками. Стандартизация измерений низких температур. Методы и приборы для измерения температуры в интервале 13.81-273.16 К. Государственный первичный эталон в этом диапазоне. Методы и приборы для измерения температуры в интервале 5.2-13.81К. Государственный первичный эталон в этом интервале. Государственный специальный эталон в диапазоне 1.5-4.2 К.   Газовый термометр. Газовая термометрия с реальным газом. Конструкции газовых термометров, их характеристики. Поправки на сорбцию, "вредный объем", гидростатическое и термомолекулярное давление. Газовая термометрия на основе температурной зависимости диэлектрической проницаемости и коэффициента преломления. Экспериментальная реализация. Применение газового термометра в криофизическом эксперименте. Вторичные термометры. Их назначение, требования, предъявляемые к ним, их основные эксплуатационные характеристики. Особенности измерения температуры быстропротекающих процессов. Термометры на основе зависимости электросопротивления металлов от температуры Платиновый термометр сопротивления. Интерполяционные формулы для платиновых термометров. Критерии выбора материала чувствительного элемента для термометров этого типа. Использование металлов с магнитными примесями. Составные термометры.  Термометры сопротивления на основе полупроводников. Германиевые термометры сопротивления. Особенности конструкции и основные эксплуатационные характеристики. Кремниевые термометры и термометры на основе арсенида галлия. Угольные и стеклоуглеродные термометры сопротивления. Термисторы. Влияние магнитного поля на термометры сопротивления. Естественное старение и тепловая тренировка низкотемпературных термометров сопротивления. Диоды в качестве низкотемпературных термометров. Термоэлектрические термометры для измерения низких температур. Материалы для термоэлектродов. Требования стандартизации термоэлектрических измерений. Основные источники погрешностей при измерении температуры термопарами. "Тепловое заземление" термоэлектродов. Методы стабилизации температуры сплавов сравнения термопар. Градуировка низкотемпературных электрических термометров. Криостаты сравнения. Основные этапы развития физики низких температур. Получение  жидкого кислорода в виде тумана. Получение жидкого кислорода и  азот в виде жидкости. Получение  жидкого водорода. Изобретение Дьюаром  сосуда  для длительного хранения криожидкостей. Опыты  Хайка Камерлинг-Оннеса.  Получение жидкого гелия. Попытки получения твердого гелия. Открытие  Камерлинг - Оннесом  эффекта сверхпроводимости при изучении электрических свойств ртути. Жаке, Дебай - метод получения сверхнизких температур путем адиабатного размагничивания солей. Получение температуры ниже 0.1 К с помощью рефрижератора растворения Не3-Не4 . Физические основы охлаждения и получения низких температур Обратные термодинамические циклы. Газовые и парокомпрессионные холодильные машины. Термомеханические эффекты. Расширение из постоянного объема. Дросселирование сжатого газа.

6.ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ 2

Эффект Джоуля-Томпсона. Дифференциальный и интегральный дроссель-эффекты. Абсорбционное и десорбционное охлаждение. Охлаждение с помощью откачки паров. Термоэлектрические эффекты. Эффекты Зеебека, Пельтье, Томпсона. Магнитное охлаждение. Свойства парамагнитных солей. Адиабатное размагничивание. Механокалорический эффект. Намагничивание сверхпроводников. Ядерное размагничивание. Магнито - и электрокалорические методы охлаждения. Рефрижераторы растворения Не3-Не4 . Криостаты растворения. История развития  вакуумной техники Понятие вакуума.  Области применения вакуумной техники. Основные понятия вакуумной техники. Единицы измерения давления в  вакуумной технике.  Состав сухого атмосферного воздуха. Скорость движения молекул газа.  Число молекул газа, ударяющихся о единичную поверхность  стенки  сосуда в единицу времени.  Средняя длина пробега. Основные характеристики вакуумных насосов.  Техника получения вакуума классическими методами. Азотные ловушки. Механические насосы: поршневые, ротационные, двухроторные. Газоперемещающие насосы.  Молекулярные  насосы.  Преимущества и недостатки. Основные характеристики. Принцип работы. Адсорбционные насосы.  Принцип действия.  Сорбент.  Скорость адсорбции и десорбции.  Адсорбционная  емкость.  Полное число молекул. которые могут быть поглощены поверхностью единичной площади. Изотерма сорбции. Определение теплоты адсорбции. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Удельная поверхность. Емкость монослоя. Традиционные адсорбенты. Активные угли. Цеолиты. Силикагели.  Их основные характеристики.  Конструктивное исполнение адсорбционных насосов. Преимущества и недостатки.  Распыляемые геттеры. Механизм откачки. Испарительные насосы.  Электродуговые геттерные насосы. Ионно-геттерные насосы.  Магнитные электроразрядные насосы. Преимущества и недостатки. Основные характеристики. Принцип работы. Нераспыляемые геттеры.  Низкотемпературные геттеры. Температура активации. Конструктивные исполнения. Преимущества и недостатки. Области применения. Криовакуумная техника.  Крионасос. Классификация крионасосов. Принцип работы. Требования, предъявляемые к идеальному насосу.  Коэффициенты  массообмена (коэффициент прилипания и конденсации). Средства измерения вакуума и течеискания.  Специфика измерения вакуума при низких температурах. Эффект Кнудсена. Свойства газов при низких температурах. Фазовый переход газ - твердое тело при низких температурах. Механические, электрические и  теплофизические характеристики технических материалов при низких температурах. Сверхпроводимость. Использование сверхпроводящих систем в современных технологиях.  Криогенные жидкости. Криокристаллы и квантовые кристаллы. Механические и теплофизические характеристики. Реальные криокристаллы. Свойства диэлектриков при низких температурах. Механические, теплофизические и оптические свойства диэлектриков при низких температурах. Полупроводники при низких температурах. Собственная и примесная проводимость при низких температурах. Ширина запрещенной зоны полупроводников. Энергия Ферми. Свойства металлов при низких температурах. Механические свойства. Теплоемкость металлов при низких температурах. Отклонение от закона Дюлонга-Пти. Теплопроводность металлов. Вклад электронов в теплопроводность. Криогенные жидкости. Характеристические параметры. Жидкий азот, жидкий кислород, жидкие инертные газы. Жидкий и твердый водород. Орто-паросостояния водорода. Конверсия. Теплота конверсии. Жидкий и твердый гелий. Сверхтекучесть. Гелий – квантовая жидкость. Опытные факты и наблюдения. Термомеханический эффект в Не-II. Механотермический эффекты в Не-II. Использование жидкого гелия