Сучасні освітні технології (штучний інтелект, імерсивні технології, STEM-освіта, змішане навчання), корисні матеріали, практичні онлайн-інструменти, фізика. Дізнались про щось нове? Одразу реалізуймо в роботі!
У сферичну колбу наливають трохи води і доводять її до кипіння. Необхідно, щоб весь простір колби заповнилося водяною парою, а стінки колби як слід нагрілися. Колбу закривають пробкою з трубкою (як на відео), швидко перевертають і опускають трубку в ємність з водою. (Бережись опіку!)
Закрийте гарячу колбу твердою гумовою пробкою, і більше повітря не може потрапити, тому тиск всередині падає, коли повітря охолоджується, утворюючи те, що фізики називають частковим вакуумом. Тиск всередині колби залишатиметься нижчим за тиск повітря зовні.
Скляна трубка забезпечує більш цікавий спосіб вирівнювання тиску всередині та зовні колби. Коли тепле повітря всередині охолоджується, тиск, що падає, негайно вирівнюється водою, що піднімається в скляну трубку. Більш високий атмосферний тиск поза колбою змушує воду підніматися, що зменшує об’єм повітря всередині.
Але фонтан справді запускається, коли холодна вода торкається скла. Це тому, що вода охолоджує колбу трохи швидше, що приводить до того, що тиск повітря всередині падає дещо швидше, що в свою чергу приводить до того, що ще більше холодної води надходить ще швидше.
Коли температура повітря всередині пляшки досить охолоне, тиск всередині перестає падати і фонтан перестає працювати.
Те саме явище приводить до того, що деякі дверцята холодильника стає неймовірно важко знову відкрити одразу після того, як ви щось вийняли або втупились у вміст, роздумуючи, що їсти. Поки дверцята відчинені, частина холодного повітря всередині виливається на підлогу і тепле вливається в холодильник, щоб замінити його. Як тільки ви закриваєте двері, тепле повітря, що потрапило всередину, охолоджується, викликаючи падіння тиску. Спробуйте незабаром відчинити двері, і вам здається, що ангел-охоронець, який піклується про вашу лінію талії, намагається вас зупинити. Це насправді лише зовнішній тиск повітря, що штовхає двері. Залиште це на кілька хвилин, і тиск усередині прийде в норму, і двері відчиняться без проблем. Ніяких ангелів-охоронців.
Необхідною умовою існування гейзерів є їх живлення в приповерхневих частинах каналу перегрітими водами з температурою понад 100 °C. При підніманні води вгору по каналу тиск її меншає і вода закипає;
при цьому швидко зростає пружність пари, яка, долаючи тиск води в
каналі, викидає воду. З початком фонтанування гейзера вся вода в каналі
закипає і вивергається за рахунок значного збільшення об'єму пароводяної
суміші. Викинута вода, дещо охолоджена, частково падає в чашу гейзера. і
попадає в його канал. Більша частина води просочується в канал з бічних
порід, нагрівається (а в нижніх частинах каналу перегрівається), і знов
відбуваються утворення пари і викид пароводяної суміші.
Гейзери в Україні зосереджені в гористій сейсмічно активній місцевості, зокрема у Берегово, Закарпаття, Мукачево. Найвідоміші гейзери поблизу моря — в Залізному Порту та на Арабатській стрілці в селі Щасливцеве.
Stellarium — вільний планетарій.
Програма здатна показувати реалістичну просторову картину неба, таку,
яку можна бачити неозброєним оком, у бінокль або у телескоп.
Stellarium відтворює зображення у високій якості та відображає планети
сонячної системи, сузір’я, штучні супутники Землі, безліч зірок та інших
об’єктів космічного простору. Stellarium підтримує візуалізацію
світанку сонця, відображення туманності та перегляду зірок через сітку
екваторіальної системи координат. Програма містить
інструменти для налаштування ландшафту та прозорості атмосфери. Також
Stellarium підтримує безліч додатків та скриптів для відображення
додаткових зоряних систем.
Stellarium розробила міжнародна група ентузіастів, яку координує аматор
астрономії і програміст Фабіан Шеро. Програму задумано і створено з
відкритим вихідним кодом, а це означає, що її можна вдосконалювати всім
охочим, а головне — користуватись нею у вільному доступі (безкоштовно).
Stellarium доступний як для Windows, так і для платформ GNU / Linux і
Mac OS X
Онлайнверсіячерезбраузер:
https://stellarium-web.org
Скріншот веб версії Stellarium. Сузір'я.
Скріншот веб версії Stellarium. Марс.
Скріншот веб версії Stellarium. Харків 25.02. 2021
Команда-переможець, яка отримає І місце, виграє для школи 3D-принтер #Snapmaker
Мрієте позмагатися у створенні STEАM-проєктів?
Тоді збирайте команду: учитель та учні з 5 до 11 класів, ознайомлюйтеся з правилами, створюйте свій STEАM-проєкт, записуйте презентаційне відео (до 10 хв), розміщуйте на власному YouTube-каналі та подавайте ДО 2-го травня відповідно до вимог конкурсу.
На яку спеціальність здійснюється набір? Кого готують на фізичному факультеті?
Фізичний факультет має славну історію, яка нараховує вже понад 200
років плідної праці на терені освіти, науки й культури. Сьогодні ми
приймаємо вступників на навчання для здобуття ступеня бакалавра за спеціальністю “104 - Фізика та астрономія”, спеціалізації “Фізика”,“Астрономія” (термін навчання – 4 р.) та ступеня магістра за спеціальністю “104 - Фізика та астрономія” (термін навчання – 1 р. 4 м., 1 р. 9 м.,) з підготовкою фахівців за двома освітніми програми: “Фізика”,наукові
напрями: 1. Фізика магнітних явищ. 2. Магнетизм нанорозмірних систем.
3. Оптика та спектроскопія. 4. Нелінійна оптика нанорозмірних структур.
5. Фотоніка та оптоінформатика. 6. Фізика кристалів і функціональних
матеріалів. 7. Фізика нанокристалів і наносистем. 8. Фізика низьких
температур. 9. Фізика надпровідності. 10. Теоретична фізика. 11.
Фізичне матеріалознавство та комп'ютерна металографія. 12. Фізика
біоматеріалів і медичне матеріалознавство; “Астрономія та космічна інформатика”, наукові напрями: 1. Астрофізика. 2. Фізика Сонячної системи. 3. Космічна інформатика.
Випускники одержують кваліфікацію наукового співробітника (фізика, астрономія), викладача закладів вищої освіти. Наші
випускники плідно працюють у сучасних галузях фізики, зокрема фізики
біоматеріалів і медичного матеріалознавства, астрофізики та астрономії,
фінансової математики, комп’ютерного моделювання, IT-технологій тощо.
У 2018 р. фізичний факультет уклав договір зУніверситетом імені П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), згідно з яким наші студенти здобувають також європейську вищу освіту й отримують одночасно два дипломи - диплом магістра Університету імені В.Н. Каразіна та диплом магістра Університету імені П.Й. Шафарика.
Перелік конкурсних предметів для вступників
на основі повної загальної середньої освіти у 2021 р.
Де я можу продовжити навчання?
Після здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавра деякі студенти фізичного факультету навчалися за фахом у магістратурі в Сполучених Штатах Америки, Німеччині, Швеції тощо, здобували освіту за програмою зфінансової математики (м. Ульм, Німеччина). Студенти проходять наукове стажування в CeNIDE
(Центр наноінтеграції та біоматеріалів) при університеті
Дуйсбург-Ессена (Німеччина), Інституті низьких температур і структурних
досліджень Польської Академії наук (м. Вроцлав), Інституті фізики
Університету ім. П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), відвідують літню школу Лодзінського технічного університету (Польща),фізико-технічний факультет Казахського національного університету ім. аль-Фарабі. Випускники фізичного факультету продовжували навчання в
аспірантурі за спеціалізаціями “фізика твердого тіла”, “магнетизм”,
“оптика, лазерна фізика”, “теоретична фізика”, “фізика низьких
температур”, “надпровідність”, “геліофізика і фізика Сонячної системи”,
“астрофізика і радіоастрономія”, “астрометрія і небесна механіка” тощо в
Харківському національному університету імені В. Н. Каразіна,
навчалися та працевлаштовувалися в наукових установах Національної
академії наук України, університетах і наукових установах Польщі,
Словаччини, Німеччини, Франції, Португалії, Бельгії, Швеції, Англії,
Сполучених Штатів Америки, Канади, Австралії тощо.
Куди я можу працевлаштуватися після закінчення фізичного факультету?
Випускники фізичного факультету мають можливість працевлаштуватися за
фахом у Харківському національному університеті імені В. Н. Каразіна,
інститутах Національної академії наук України (НАНУ) м. Харкова
(Фізико-технічному інституті низьких температур (ФТІНТ)
імені Б. І. Вєркіна, ННЦ “ Харківський фізико-технічний інститут ”,
Інституті електрофізики і радіаційних технологій, НТК “ Інститут
монокристалів ”, Інституті радіофізики і електроніки ім. В. Я. Усикова,
Інституті радіоастрономії) та інших міст України, науково-виробничих
підприємствах, об’єднаннях і фірмах; можуть працювати викладачами в закладах вищої освіти м. Харкова та інших міст України.
Факультет співпрацює з низкою закордонних навчальних та наукових
закладів, де є можливості для працевлаштування випускників. Серед наших
закордонних партнерів є, зокрема, науково-дослідний центр “Демокрітос” (м. Афіни, Греція), фізичний факультетУніверситету
Ексетера (Англія), Інститут фізики Університету ім. Й.В. Гете
(Франкфурт, Німеччина), Інститут фізики твердого тіла Університету
Фрідріх Шиллер (м. Йєна, Німеччина), університети Дуйсбург-Ессена,
Бохума та Мюнстера (Німеччина), Інститут металів у Дюссельдорфі
(Німеччина), Інститут ім. Лейбніца (Росток, Німеччина), Інститут фізики
Університету ім. П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), Центр високих
тисків Польської Академії наук, Інститут низьких температур і
структурних досліджень Польської Академії наук (м. Вроцлав),
Університет науки та технології (м. Краків, Польща), Bar-Ilan
University (Ізраїль), університет Аріеля (м. Аріель, Ізраїль), Вища
школа Франції Ecole Polytechniqe (Париж), Лабораторія приладобудування
для астрофізичних досліджень (м. Медон, Франція),Массачусетський
Інститут технології (США); Michigan State University (USA), University
of Utah SaltLake City (USA), University of Texas at Austin (USA), фізичний факультет Університету провінції Нью-Брансуік (Секвілл, Канада), McGill-університет (Канада), фізико-технічний ф-т Казахського національного університету ім. аль-Фарабі та інші. Показовим прикладом є те, що наші випускники працюють на Великому адронному колайдері в Європейському центрі ядерних досліджень, у Лос-Аламоській національній лабораторії Міністерства енергетики США.
Кафедра астрономії та космічної інформатики підтримує зв’язки з
багатьма науковими установами України, США, Німеччини, Франції, Італії,
Швеції, Фінляндії, Іспанії, Польщі, Чехії, Японії тощо. Астрономи
співпрацюють із космічними агенціями України, США (NASA), Європи (ESA).
Випускники кафедри працюють у наукових установахУкраїни,
Казахстану, Грузії, Азербайджану, Узбекистану, Туркменістану,
Монголії, В’єтнаму, Китаю, Бельгії, Франції, Німеччини, США, Японії та
інших країн. Програма фізичного факультету зі співробітництва
закладів вищої освіти України з роботодавцями, яку було подано на
конкурс “Куда пойти учиться, чтобы найти работу. Листинг вузовских
программ: самые перспективные отрасли и профессии”, увійшла до переліку найкращих освітніх програм університетів України (журнал “Фокус” №21 (333) від 24.05.2013 р.).
Наскільки реально вступити на фізичний факультет на місця держзамовлення (бюджет)?
Максимальний обсяг держзамовлення (бюджет) у 2019 р. складав:
“фізика” - 26 місць (прохідний бал - 142), “астрономія” - 14 місць
(прохідний бал - 153); у 2020 р.: “фізика” - 35 місць (прохідний бал -
148), “астрономія” - 13 місць (прохідний бал - 165). У 2021 році
максимальний обсяг держзамовлення (бюджет) очікується таким: “фізика” -
43 місця, “астрономія” - 15 місць.
Чи важко навчатися на фізичному факультеті? Чи вистачить моїх початкових знань?
На фізичному факультеті важко не навчатися. Студенти на 100% забезпечені всіма необхідними науковими та навчально-методичними матеріалами. Програма та графік навчального процесу є такими, що часу вистачить на все
- на відвідування занять, самопідготовку, студентське дозвілля. Сприяє
цьому раціонально спланована система навчання, яка дозволяє рівномірно розподілити навантаження.
Викладення навчального матеріалу починається з базових понять, основ і характеризується послідовністю й ретельністю, поступовим підвищенням рівня складності.
Наприклад, один за одним вивчаються всі розділи фізики, починаючи з
механіки Ньютона. Провідними лекторами й викладачами, кураторами
академічних груп надаються консультації, створюються всі необхідні умови, щоб процес адаптації першокурсника до навчання в університеті пройшов без перешкоджань.
Запрошуємо підготуватися до ЗНО з фізики (вільний доступ).
Підготовка до ЗНО з фізики
Основний вектор навчального матеріалу спрямований на підготовку
до складання зовнішнього незалежного оцінювання із фізики, необхідного
для вступу на фізичний факультет ХНУ імені В.Н. Каразіна.
Внутрішня енергія в термодинаміці
визначається як сума кінетичних енергій хаотичного (теплового) руху
частинок речовини (атомів, молекул, йонів), з яких складається тіло, і
потенціальних енергій їх взаємодії. Внутрішню енергію позначають символом U.
Процес теплообміну можливий тільки в разі наявності різниці температур. Довільно внутрішня енергія завжди передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.
Кількість теплоти Q – це фізична величина, що дорівнює енергії, яку тіло одержує (або віддає) в ході теплообміну.
[Q] = 1 Дж.
У разі відсутності теплообміну з довкіллям, якщо над газом
виконується додатна робота, то внутрішня енергія газу збільшується; якщо
газ сам виконує роботу, його внутрішня енергія зменшується.
При ізобарному процесі роботу газу можна визначити за формулою A = pΔV,
при ізохорному процесі робота газу дорівнює нулю: А = 0,
при ізотермічному процесі:
Зміна внутрішньої енергії системи (Δ U) при переході з одного термодинамічного стану в інший дорівнює сумі роботи А' зовнішніх сил і кількості теплоти Q, переданої системі або переданої системою навколишнім тілам у процесі теплообміну:
На практиці частіше розглядають не роботу зовнішніх сил А' , а роботу А, яку виконує дана система проти зовнішніх сил. З огляду на те що А' = -Аперший закон (начало) термодинаміки можна сформулювати так:
Кількість теплоти Q, передана системі, йде на зміну внутрішньої енергії системи (ΔU) та на виконання системою роботи А проти зовнішніх сил:
Адіабатний процес – це процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем (симуляція).
При адіабатному процесі кількість теплоти Q, передана системі, дорівнює нулю, тому перший закон термодинаміки має вигляд:
У ході адіабатного розширення газ виконує додатну роботу за
рахунок зменшення внутрішньої енергії, при цьому температура газу
зменшується.
Задачі
1. Для ізобарного нагрівання 800 молів газу на 500К їм було надано
9,4 МДж теплоти. Визначити роботу газу, а також його внутрішню енергію.
Відповідь: 3,3 МДж, 6,1 МДж.
2. При ізобарному розширенні 100 г повітря з температурою 280 К його об’єм збільшився в 3 рази. Визначити кількість теплоти, витраченої на нагрівання повітря, виконану їм роботу та зміну його внутрішньої енергії.
Відповідь: 56 кДж, 16 кДж, 40 кДж
3. Тиск азоту в сосуді об’ємом 3 л після нагрівання виріс на 2,2 МПа. Знайти кількість теплоти, що була передана газу. Питома теплоємність азоту при сталому об’ємі 745 Дж/(кг·К).
![\[\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_4V_4}{T_4}\]](https://easy-physic.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c8f8a75ef2be371411bb3bf30df86061_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[T_4=\frac{ T_1 p_4V_4}{ p_1V_1 }=5T_1\]](https://easy-physic.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2d8e4fb01b91673f091f9d1309d253a9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[\Delta U=\frac{3}{2}\nu R \Delta T=1,5\nu R 4T_1=6p_1V_1=600\]](https://easy-physic.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-ae0532ec87b14eed4e89cc6ce7d3f2ab_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[S=S_1+S_2+S_3=\frac{100+400}{2}\cdot1+\frac{400+200}{2}\cdot1+\frac{200+100}{2}\cdot2=250+300+300=850\]](https://easy-physic.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1c0d544d45a05da1dd24996bda40ff4d_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
![\[Q=A+\Delta U=600+850=1450\]](https://easy-physic.ru/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b97a6881df86a3e66a89e94793f8899b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
