Образец LK-99 демонстрирует эффект Мейснера
Возможно, корейскими учеными был создан сверхпроводник при комнатной температуре и атмосферном давлении. Если это открытие подтвердится – это очень, очень изменит мир! Публикации на сайте arXiv были выложены 28 июля 2023 года, вместе с видео, якобы, демонстрирующим эффект Мейснера в образце. Под катом – часть того, что сейчас об этом известно.
Контрольная работа по теме Теоретические основы химии
06.02.2024. Тест. Химия, 11 класс
Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
Темы:
- протекание химической реакции
- окислительно-восстановительные реакции
- ионные уравнения
- гидролиз
- скорость реакции
- химическое равновесие
- химические процессы
Что такое сверхпроводимость и зачем она нам нужна
Это свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения. Известны несколько сотен соединений, чистых элементов, сплавов и керамик, переходящих в сверхпроводящее состояние.
При понижении температуры сопротивление всех металлов снижается, и это давно известный эффект. Но, в 1911 году, после того, как удалось получить жидкий гелий (кипящий всего при 4 градусах выше абсолютного нуля), обнаружилось, что у некоторых металлов при охлаждении до таких температур сопротивление скачком снижается до нуля. Что важно – не почти до нуля, а именно до строгого нуля.
Это значит, что сверхпроводник любой длины будет иметь нулевое сопротивление и нулевые потери энергии на нагрев при прохождении через него тока.
Зеленый график показывает скачкообразное падение сопротивления при переходе в сверхпроводимость.
Использовать этот эффект для передачи электроэнергии не очень удобно – нужно поддерживать весь кабель при крайне низкой температуре, на поддержание которой может уходить больше энергии, чем рассеялось бы в обычном кабеле. Поэтому сверхпроводящие провода существуют, но имеют ограниченное применение, а на мачтах ЛЭП в большинстве своем мы используем всю ту же обычную медь, алюминий и сталь.
Вот толстый бублик томографа, полный жидким гелием чуть более, чем наполовину.
Зато это позволило создать мощные и компактные электромагниты и очень сильные магнитные поля, практически недостижимые без сверхпроводимости. В частности, всем известные аппараты МРТ в основном используют сверхпроводящие электромагниты.
Тест:
- С наибольшей скоростью при комнатной температуре реагируют:
а) CuSO4(ТВ) и Fe (порошок)
б) CuSO4(ТВ) и Fe (гвоздь)
в) CuSO4(р-р) и Fe (порошок)
г) CuSO4(р-р) и Fe (гвоздь) - Растворение цинка в соляной кислоте будет происходить быстрее:
а) увеличении давления
б) понижении температуры
в) помешивании
г) разбавлении кислоты - При комнатной температуре с наименьшей скоростью протекает реакция:
а) Zn с 10%-ной НСl
б) Zn с 5%-ной НСl
в) Zn с 2%-ной НСl
г) Zn c 1%-ной HCl
Сверхпроводимость при комнатной температуре
Научные исследования в области синтеза сверхпроводников остаются одной из важнейших тем в современной физике. В последние годы были представлены две новые статьи о синтезе сверхпроводника LK-99, который работает при комнатной температуре (Tc≥400 K, 127∘C) и атмосферном давлении.
Характеристики сверхпроводника LK-99
- Критическая температура (Tc): Tc≥400 K
- Нулевое сопротивление: наличие эффекта Мейсснера
- Критический ток (Ic): установлен
- Критическое магнитное поле (Hc): определено
Принцип действия
Сверхпроводимость в LK-99 обусловлена не внешними факторами, такими как температура и давление, а небольшой деформацией структуры. В процессе синтеза происходит замещение ионов Cu2+ на ионы Pb2+(2), что вызывает напряжение. Это напряжение передается цилиндрической колонне атомов Pb(1), приводя к искажению структуры и образованию сверхпроводящих квантовых ям (SQWs).
Заключение
Эти открытия в области синтеза сверхпроводников открывают новые возможности для использования сверхпроводников в технологии при комнатной температуре и атмосферном давлении. Дальнейшие исследования и разработки в этой области обещают интересные и перспективные результаты.
Растворение цинка в соляной кислоте
- Растворение цинка в соляной кислоте будет замедляться при:
- а) увеличении концентрации кислоты
- б) понижении температуры
- в) раздроблении цинка
- г) накоплении водорода – продукта реакции
Скорость реакции коррозии металла
Скорость реакции коррозии металла в батареях центрального отопления снижается из-за:
- а) использования ингибитора
- б) понижения температуры
- в) использования катализатора
- г) снижения поверхности соприкосновения путем окрашивания металла
При комнатной температуре с наибольшей скоростью протекает реакция:
- а) гранулированный Zn с 2%-ной H2SO4
- б) порошок Zn с 2%-ной H2SO4
- в) гранулированный Zn с 10%-ной H2SO4
- г) порошок Zn с 10%-ной H2SO4
Использование знаний о скорости реакции в быту
Почему продукты хранят в холодильнике?
Электролиз расплавов и растворов
КЛЮЧ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ТЕСТА
1 2 3 4 5 6 7 8 в в г ба г г а бв г 2 5 1 3
Изучаемый фактор вывод
- Природа реагирующих веществ: Чем активнее вещество, вступающее в реакцию, тем быстрее идет эта реакция.
- Концентрация реагирующих веществ: Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.
- Площадь соприкосновения реагирующих веществ: Чем больше площадь соприкосновения реагирующих веществ, тем выше скорость химической реакции.
- Температура: При нагревании скорость химической реакции повышается.
- Присутствие некоторых веществ: Катализаторы – вещества, ускоряющие скорость химической реакции. Ингибиторы – уменьшают скорость реакции.
Факторы, влияющие на скорость реакции
- Природа реагирующих веществ
- Концентрация
- Температура
- Площадь соприкосновения
- Катализатор
Эффект Мейснера и левитация
Эффект Мейснера в сверхпроводниках – это явление, при котором сверхпроводник полностью выталкивает из себя магнитное поле. По сути, сверхпроводник ведет себя, как идеальный диамагнетик (хотя механизмы этих явлений разные). Диамагнетики – это материалы, которые в присутствии внешнего магнитного поля намагничиваются в обратном этому полю направлении (и отталкивая внешнее поле). Это позволяет диамагнетикам (или сверхпроводникам) левитировать в сильном поле.
Магнит парит над охлажденным сверхпроводником.
Отталкиваясь от неподвижного сверхпроводника, магнит всплывает сам и продолжает парить до тех пор, пока внешние условия не выведут сверхпроводник из сверхпроводящей фазы. В результате этого эффекта магнит, приближающийся к сверхпроводнику, видит магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, что и вызывает левитацию. Эффект работает и наоборот – сверхпроводник может левитировать над магнитом.
Скорость реакции – это изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.
Спасибо за внимание! Желаю успехов! Удачи!
Скорость движения
Единицы измерения скорости:
- Скорость поезда: км/ч
- Скорость прокручивания кинопленки: 24 кадра/с
- Скорость потребления кислорода человеком: 360 л/с
- Скорость реакции: объем/время
Скорость химической реакции и факторы, влияющие на скорость
Цель
Познакомиться с понятием скорость химической реакции.
Задачи
- Выяснить суть понятия скорости химической реакции.
- Установить факторы, влияющие на скорость химической реакции.
- Обосновать использование полученных знаний на практике, в быту.
Сущность скорости химической реакции
Скорость процесса – это изменение какой-либо физической величины за единицу времени. Одним из условий возникновения химической реакции является столкновение частиц. Чем чаще сталкиваются частицы, тем выше скорость химической реакции. Ап формулировать определение скорости химической реакции как количество столкновений или элементарных актов в единицу времени.
Эксперимент и реальность
На практике, несмотря на отсутствие теоретических запретов на существование сверхпроводимости при комнатной температуре, качественных воспроизведений опытов пока нет. Существуют определенные вопросы к исходным данным и теориям, несмотря на многочисленные эксперименты.
Высокотемпературная сверхпроводимость
После открытия сверхпроводимости исследования начались, чтобы найти металлы и сплавы с высокой критической температурой. Первыми обнаружили явление высокотемпературной сверхпроводимости с критической температурой 35K в 1986 году сотрудники IBM, Карл Мюллер и Георг Беднорц, и за это им присудили Нобелевскую премию в 1987 году.
В 1987 году был открыт сверхпроводник YBCO с критической температурой 92 K, превышающий температуру жидкого азота. Чтобы достичь комнатной температуры, требуется экстремальное давление или очень низкие температуры.
Несмотря на это, по-прежнему нет хорошего теоретического объяснения высокотемпературной сверхпроводимости, не считая классических моделей.
Вопрос о том, как возникает сверхпроводимость в высокотемпературных сверхпроводниках, является одной из основных нерешенных проблем теоретической физики конденсированного состояния. Механизм, который заставляет электроны в этих кристаллах образовывать пары, неизвестен. Несмотря на интенсивные исследования и множество многообещающих зацепок, объяснение до сих пор ускользало от ученых. Одна из причин этого заключается в том, что рассматриваемые материалы, как правило, представляют собой очень сложные многослойные кристаллы, что затрудняет теоретическое моделирование.
Как оно работает?
Неизвестно. Но начинают появляться первые теоретические идеи.
Моделирование Национальной лаборатории Беркли подтверждает, что структура LK-99 может поддерживать и обеспечивать сверхпроводимость. Однако, эта работа опирается на множество допущений и не доказывает наличие сверхпроводимости сама по себе.
Моделирование показало то, что, по предложению оригинальных корейских авторов, происходило с их материалом – атомы меди просачивались в кристаллическую структуру и заменяли атомы свинца, заставляя кристалл слегка напрягаться и сжиматься на 0,5%.
Оказывается, существуют пути проводимости для электронов, которые находятся в правильных условиях и местах, которые позволили бы им «сверхпроводимость». В частности, они были близки к «поверхности Ферми», которая похожа на уровень моря электрической энергии, например, «0 метров над уровнем моря». В настоящее время считается, что чем больше путей проводимости близко к поверхности Ферми, тем выше температура, при которой вы можете наблюдать сверхпроводимость (аналогия может заключаться в том, как самолетам легче летать близко к поверхности океана из-за «экранного эффекта», который дает им большую подъемную силу).
А что с подтверждениями?
В науке главное – воспроизводимость результатов, ведь наукообразную статью может написать кто угодно. Обычно ученые скептично относятся к таким "прорывным изобретениям", так как в 99% случаев они оказываются ошибкой или намеренной ложью.
Но в данном случае эффект привлек внимание, и его проверкой занимаются многие лаборатории, институты и энтузиасты. Есть и негативные результаты, и частично позитивные – продемонстрирована левитация, но не непосредственно сверхпроводимость.
Результаты на 1 августа 2023 года
Стоит заметить, что левитация не обязательно доказывает сверхпроводимость – в очень сильных магнитных полях левитирует даже лягушка, так что материал может оказаться просто хорошим диамагнетиком.
Как вы считаете, все химические реакции протекают с одинаковой скоростью? Можно ли управлять скоростью протекания химической реакции?
Кулинарные вопросы В каком случае пища приготовится скорее? Какой фактор будет решающим в этом случае?
7. В чистом кислороде вещества горят быстрее, чем на воздухе. В данном случае решающую роль играет фактор а) температуры; б) площади поверхности соприкосновения; в) катализатора; г) концентрации реагирующих веществ. 8 Установите соответствие между фактором, влияющим на скорость реакции, и процессами, обуславливающими это влияние: а) концентрация 1. число сталкивающихся частиц б) температура 2. общее число частиц в системе в) поверхность 3. наличие вещества, активизирующего соприкосновения частицы г) катализатор 4. скорость разрушения связей между частицами 5. скорость движения частиц
Список вопросов теста
Неверным является утверждение, что при протекании химической реакции:
Варианты ответов
Реакция, уравнение которой 2КOН + H2SO4 = K2SO4 + 2Н2О, является:
Вопрос 3
К окислительно-восстановительным относится реакция, уравнение которой:
Вопрос 4
Сумма коэффициентом и сокращенном ионном уравнении между растворами хлорида бария и сульфата натрия равна:
Сокращённое ионное уравнение реакции 2H+ + SiO32- = H2SiO3 соответствует взаимодействию между:
Вопрос 6
Растворение цинка в соляной кислоте будет замедляться в случае