Полупроводники бывают:
1.элементы 4й группы химической таблицы Менделеева: кремний Si, галлий Ga, (химически чистый элемент является собственным полупроводником) ;
2.соединения: карбид кремния SiC и Арсенид галлия GaAs.,(химически чистое соединение элементов является собственным полупроводником) ;
3. полупроводниковыми свойствами обладают оксиды некоторых металлов.
Названия полупроводник получили из-за свойства изменять уровень зоны проводимости и валентной зоны под действием электрического поля.
Влияние температуры на полупроводники изменяет их проводимость. При низкой температуре полупроводники обдают свойствами диэлектриков, и наоборот при повышении температуры их проводимость возрастает и их свойства сопоставим с проводниками.
Различаю два типа проводимости полупроводников n- полупроводник и p+ полупроводник. .
В полупроводниках n- типа основными носителями заряда являются электроны отрицательно заряженные частицы. Перенос заряда осуществляется в зоне проводимости полупроводника.
В полупроводниках p+ типа основными носителями заряда являются вакансии или "дырки" квазиположительные псевдочастицы.
Перенос заряда осуществляется в валентной зоне полупроводника.
Изменение типа проводимости добиваются путем легирования или введения примеси в собственный полупроводник
В отличии от металлов у которых электроны находятся в зоне проводимости у полупроводников носители заряда переходят из валентной зоны в зону проводимости под действием электромагнитного поля. Перейдя в зону проводимости электрон спустя короткое время возвращается в валентную зону и отдав энергию соизмеримую с величиной запрещенной зоны полупроводника полученную при переходе из валентной зоны в зону проводимости.
В приборах применяют n-p+ или p+n-. Благодаря разным типам проводимости на одном кристалле такие полупроводники обладают свойством односторонней проводимости (диод) .
Кроме того в вырожденных полупроводниках в зоне n-p+ перехода проявляется туннельный эффект.
Гиря продавит уровень в среднем сосуде гидравлической системы, при этом в крайних сосудах уровень керосина поднимется на некоторую дополнительную к начальному уровню высоту\Delta h .
В силу несжимаемости керосина, какой его объём отойдёт из среднего сосуда, такой же объём и поступит в крайние сосуды. Так как крайние сосуды одинаковы, то в каждый из них отойдёт половина объёма керосина, отошедшего из центрального сосуда. Объём в каждом сосуде пропорционален его высоте, поскольку сечение всех сосудов одинаковы. А это значит, что подъём уровня керосина в крайних сосудах будет вдвое меньше, чем опускание его уровня в центральном сосуде с гирей. Итак, уровень керосина в центральном сосуде опустится на2 \Delta h .
В целом, уровни керосина в крайних сосудах будут выше его опустившегося уровня в центральном сосуде на3 \Delta h .
Этот добавочный столб жидкости3 \Delta hбудет создавать такое же дополнительное давление, как и гиря, находящаяся на нижнем уровне, поскольку, в конечном счёте, вся система придёт в гидравлическое равновесие.
Давление добавочного столба жидкости : 3 \rho g \Delta h ,
Давление гири : \frac{mg}{S} ,
Значит: 3 \rho g \Delta h = \frac{mg}{S};
Значит: 3 \rho \Delta h = \frac{m}{S} формула [1] ;
Заметим, что\rho S \Delta h = \frac{m}{3}– это масса керосина, вымещенного в каждый из крайних сосудов.
А всего из центрального сосуда было вымещено\frac{2}{3} m– керосина.
Центр масс вымещенного из центрального сосуда керосина находился ниже начального уровня на\Delta h .
Центр масс вымещенного в крайние сосуды керосина находится выше начального уровня на\frac{ \Delta h }{2} .
Таким образом, в общей сложности вымещенный керосин\frac{2}{3} mподнялся на\frac{3}{2} \Delta h ,а значит, потенциальная энергия керосина увеличилась на\Delta U_K = \frac{2}{3} m g \cdot \frac{3}{2} \Delta h = m g \Delta h .
Потенциальная энергия опустившейся на2 \Delta h ,гири изменилась (уменьшилась) на\Delta U_\Gamma = - 2 m g \Delta h .
Общая механическая энергия в системе изменилась (уменьшилась) на величину общего изменения потенциальной энергии в системе:\Delta U = \Delta U_K + \Delta U_\Gamma = - m g \Delta h .
Это уменьшение общей механической энергии можно объяснить только превращением части механической энергии в тепловую, с промежуточным её превращением в кинетическую, когда гидравлическая система покачивалась и "побулькивала".
Итак:\Delta Q = | \Delta U | = m g \Delta h .
Перемножим последнее уравнение на формулу [1] и получим, что:
3 \rho \Delta h \Delta Q = m g \Delta h \cdot \frac{m}{S};
3 \rho \Delta Q = \frac{ m^2 g }{S};
\Delta Q = \frac{ m^2 g }{ 3 S \rho };
Подставим заданные значения, имея ввиду, что плотность керосина\rho \approx 800кг/м³ :
\Delta Q \approx \frac{ 4^2 \cdot 9.8 }{ 3 \cdot 0.02 \cdot 800 }Дж= \frac{ 16 \cdot 9.8 }{ 3 \cdot 16 }Дж= \frac{ 9.8 }{ 3 }Дж\approx 3.3Дж ;
О т в е т :\Delta Q \approx 3.3Дж .
Объяснение:
2.