المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

معنى كلمة زهد
4-06-2015
لماذا تعد الحشرات المفترسة مهمة للإنسان؟
26-3-2021
زيارة أمير المؤمنين (عليه السلام).
2023-08-27
أم الخل Vinegar Mother
10-9-2020
في ما يعمل لردّ الضالّة والمسروق والآبق والغائب
10-05-2015
الوحدات التخطيطية - المجموعة السكنية
24-1-2021

Teacup Engine  
  
1125   02:04 مساءاً   date: 6-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 6


Read More
Date: 3-9-2016 964
Date: 19-8-2016 1072
Date: 25-7-2016 1322

Teacup Engine

was peacefully drinking tea at five o’clock galactic time, as was his wont, when he had an emergency outside the shuttle, and he had to do an EVA to deal with it. Upon leaving the ship, his jetpack failed, and nothing remained to connect him to the shuttle. Fortunately, he had absentmindedly brought his teacup with him. Since this was the only cup he had, he did not want to throw it away in order to propel him back to the shuttle (besides, it was his favorite cup). Instead, he used the sublimation of the frozen tea to propel him back to the spaceship (see Figure 1.1). Was it really possible? Estimate the time it might take him to return if he is a distance L = 40 m from the ship. Assume that the sublimation occurs at a constant temperature T = 273 K.

Figure 1.1

The vapor pressure at this temperature is P0 = 600Pa, and the total mass of the astronaut M = 110 kg.

SOLUTION

If the cup were vacuum tight, the number of molecules leaving the surface would be the same as the number of molecules returning to the surface. The mass flow rate of the molecules hitting the surface is

(1)

where ρ0 is the vapor density corresponding to the saturation, (v) is the average velocity of the molecules, and A is the surface area of the ice. The mass flow rate of the molecules actually returning to the surface is

(2)

where η is the sticking coefficient (the probability that the molecule hitting the surface will stick to it). Let us assume for now that η = 1 (we will see later that this is not true, but that actually gives us the lower limit of the distance). If the cup is open we can assume that the number of molecules leaving the surface is the same as in the closed cup, but there are few returning molecules. We then find that the time τ for complete evaporation of the ice is

(3)

where we take m ~ 200 g as the mass of the ice, A ~ 30 cm2, and

(4)

Substituting (4) into (3), we obtain

(5)

Once again using the ideal gas law, we may obtain ρ0:

(6)

Substituting (6) into (5) yields

(7)

During the sublimation of the ice, the acceleration of the astronaut is

(8)

where P0A/2 corresponds to the momentum transferred by the molecules leaving the surface. Using the time τ calculated above, he will cover a distance

(9)

Note that this is the lower limit because we assumed η = 1 and that all the molecules that are leaving go to infinity. So, it seems that the astronaut can cover the distance to the ship by using his cup as an engine. Moreover, the sticking coefficient η, which is often assumed to be close to unity, could be much smaller (for water, η ~ 0.03 at 0°C). That explains why the water in a cup left in a room does not evaporate in a matter of minutes but rather in a few hours. For a detailed discussion see E. Mortensen and H. Eyring, J. Phys. Chem. 64, 846 (1960). The physical reason for such a small sticking coefficient in water is based on the fact that in the liquid phase the rotational degrees of freedom are hindered, leading to a smaller rotational partition function. So, the molecules whose rotation cannot pass adiabatically into the liquid will be rejected and reflect back into the gaseous phase. These effects are especially strong in asymmetric polar molecules (such as water). The actual time the teacup engine will be working is significantly longer (about 30 times, if we assume that the sticking coefficient for ice is about the same as for water at 0oC).




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.