🧊 Аэрогели — класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Такие материалы обладают рекордно низкой плотностью и демонстрируют ряд уникальных свойств: твёрдость, прозрачность, жаропрочность, чрезвычайно низкую теплопроводность и т. д. Распространены аэрогели на основе аморфного диоксида кремния, глинозёмов, а также оксидов хрома и олова. В начале 1990-х получены первые образцы аэрогеля на основе углерода.

Аэрогели относятся к классу мезопористых материалов, в которых полости занимают не менее 50 %, а как правило, 95—99,8 % объёма, а плотность составляет от 1 до 150 кг/м³. По структуре аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединённых в кластеры наночастиц размером 2—5 нм и пор размерами до 100 нм.

На ощупь аэрогели напоминают легкую, но твёрдую пену, похожую на пенопласт. При сильной нагрузке аэрогель трескается, но в целом это весьма прочный материал — образец аэрогеля может выдержать нагрузку в 2000 раз больше собственного веса. Аэрогели, в особенности кварцевые, — хорошие теплоизоляторы. Они также очень гигроскопичны.

По внешнему виду кварцевые аэрогели полупрозрачны. За счёт рэлеевского рассеяния света на древовидных структурах они выглядят голубоватыми в отражённом свете и светло-жёлтыми в проходящем. Сходными оптическими свойствами обладают аэрогели на основе оксидов алюминия (Al₂O₃), циркония (ZrO₂) и титана (TiO₂). Аэрогели из других оксидов металлов могут иметь различный цвет и прозрачность; так, железооксидный аэрогель непрозрачен и имеет цвет, сходный со ржавчиной, ванадиевооксидный аэрогель непрозрачен, оливково-зелёного цвета; хромооксидный аэрогель имеет тёмно-зелёный или тёмно-синий цвет, а аэрогели на основе оксидов редкоземельных металлов прозрачны (оксид самария жёлтый, оксид неодима фиолетовый, оксиды гольмия и эрбия — розовые). Углеродные аэрогели имеют глубокий чёрный цвет, поглощая 99,7 % падающего света. Температура плавления кварцевого аэрогеля составляет 1200 °C.

⚡️ Углеродные аэрогели (аэрографиты) состоят из наночастиц, ковалентно связанных друг с другом. Они электропроводны и могут использоваться в качестве электродов в конденсаторах. За счёт очень большой площади внутренней поверхности (до 800 м²/грамм) углеродные аэрогели нашли применение в производстве суперконденсаторов (ионисторов) ёмкостью в тысячи фарад. В настоящее время достигнуты показатели в 104 Ф/грамм и 77 Ф/см³. Углеродные аэрогели отражают всего 0,3 % излучения в диапазоне длин волн от 250 до 14 300 нм, что делает их эффективными поглотителями солнечного света. Глинозёмные аэрогели из оксида алюминия с добавками других металлов используются в качестве катализаторов. На базе алюмооксидных аэрогелей с добавками гадолиния и тербия в НАСА был разработан детектор высокоскоростных соударений: в месте столкновения частицы с поверхностью происходит флюоресценция, интенсивность которой зависит от скорости соударения. #физика #physics #science #аэрогель #химия #наука #астрономия #астрофизика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📚 Подборка книг по Астрономии, Астрофизике, Космосу

💾 Скачать книги

Астрофизика — раздел астрономии, использующий принципы физики и химии, который изучает физические процессы в астрономических объектах, таких как звёзды, галактики, экзопланеты и т. д. Физические свойства материи в самых больших масштабах и возникновение Вселенной изучает космология.

Астрофизика — учение о строении небесных тел. Астрофизика занимается изучением физических свойств и (наряду с космохимией) химического состава Солнца, планет, комет или звёзд и туманностей. Главные экспериментальные методы астрофизики: спектральный анализ, фотография и фотометрия вместе с обыкновенными астрономическими наблюдениями. Спектроскопический анализ составляет область, которую принято называть астрохимией или химией небесных тел, так как главные указания, даваемые спектроскопом, касаются химического состава изучаемых астрономических объектов. Фотометрические и фотографические исследования выделяются иногда в особые области астрофотографии и астрофотометрии. Само название астрофизики существует с 1865 года и предложено Цёлльнером. #физика #астрономия #оптика #космос #космология #cosmos #Astronomy #physics #science #подборка_книг

☕️ Для тех, кто захочет задонать на кофе:
ВТБ: +79616572047 (СБП) Сбер: +79026552832 (СБП) ЮMoney: 410012169999048

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦 Моделирование жидкости (англ. fluid simulation) — область компьютерной графики, использующая средства вычислительной гидродинамики для реалистичного моделирования, анимации и визуализации жидкостей, газов, взрывов и других связанных с этим явлений. Имея на входе некую жидкость и геометрию сцены, симулятор жидкости моделирует её поведение и движение во времени, принимая в расчёт множество физических сил, объектов и взаимодействий. Моделирование жидкости широко используется в компьютерной графике и ранжируется по вычислительной сложности от высокоточных вычислений для кинофильмов и спецэффектов до простых аппроксимаций, работающих в режиме реального времени и использующихся преимущественно в компьютерных играх.

Существует несколько конкурирующих методов моделирования жидкости, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее распространёнными являются сеточные методы Эйлера, гидродинамика сглаженных частиц (англ. smoothed particle hydrodynamics — SPH), методы, основанные на завихрениях, и метод решёточных уравнений Больцмана. Эти методы возникли в среде вычислительной гидродинамики и были позаимствованы для практических задач в индустрии компьютерной графики и спецэффектов. Основное требование к данным методам со стороны компьютерной графики — визуальная правдоподобность. Иными словами, если наблюдатель при просмотре не может заметить неестественность анимации, то моделирование считается удовлетворительным. В физике, технике и математике, с другой стороны, основные требования предъявляются к физической корректности и точности моделирования, а не к её визуальному результату.

В компьютерной графике самые ранние попытки решить уравнения Навье — Стокса в трёхмерном пространстве были предприняты в 1996 году Ником Фостером (англ. Nick Foster) и Димитрисом Метаксасом (англ. Dimitris Metaxas). Их работа в качестве основы использовала более раннюю работу по вычислительной гидродинамике, которая была опубликована в 1965 году Харлоу (англ. Harlow) и Уэлшем (англ. Welch). До работы Фостера и Метаксаса многие методы моделирования жидкости были построены на основе специальных систем частиц, методах снижения размерности (типа двухмерные модели мелких водяных объёмов типа луж) и полу-случайных шумовых турбулентных полях. В 1999 году на SIGGRAPH Джос Стэм (англ. Jos Stam) опубликовал метод так называемых «стабильных жидкостей» (англ. Stable Fluids), который использовал полу-лагранжевый метод адвекции и неявные интеграции вязкости для обеспечения безусловно устойчивого поведения жидкости. Это позволило моделировать жидкости со значительно большим временным шагом и в общем привело к более быстрым программам. Позже, в 2001—2002 годах, этот метод был расширен Роном Федкивым вместе со своими сотрудниками, благодаря чему стало возможным обрабатывать сложную модель воды в трёхмерной сцене с использованием метода установленного уровня (англ. Level set method). #математика #физика #наука #gif #образование #разработка_игр #gamedev #math #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Насос без подвижных частей может перекачивать жидкость, но как? ⚡️

Электромагнитный насос [ магнитогидродинамический насос] — насос, предназначенный для перекачки расплавленных металлов, растворов солей и других электропроводящих жидкостей. Принцип действия электромагнитного насоса следующий. Внешнее магнитное поле устанавливается под прямым углом к нужному направлению движения жидкого вещества, через вещество пропускается ток. Вызванная таким образом сила Ампера перемещает жидкость.

Электромагнитные насосы используются для перемещения расплавленного припоя во многих машинах для пайки волной, для перекачки жидкометаллического теплоносителя в ядерных реакторах (например в реакторе БН-800, а также на ЯЭУ "Бук" и "Топаз") и в магнитогидродинамическом приводе.

Эйнштейном и Силардом была разработана модель холодильника, в котором электромагнитный насос приводил в движение расплавленный металл, который сжимал рабочий газ, пентан. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📚 Задачи по общей физике [1988 — 2012] Иродов И.Е. — несколько изданий отличного задачника для физиков [Задачи + решения]

💾 Скачать книги

Игорь Евгеньевич Иродов (16 ноября 1923 — 22 октября 2002) — советский и российский физик, кандидат физико-математических наук, профессор.

Учебники:

📚Книжная серия. Курс общей физики [2007-2020] Иродов, Покровский

📚 Книги: Иродов Игорь Евгеньевич (1923 — 2002) — доктор физико-математических наук, профессор МИФИ (1976—2002).

☕️ Для тех, кто захочет задонать на кофе:
ВТБ: +79616572047 (СБП) Сбер: +79026552832 (СБП)

#математика #maths #math #physics #физика #подборка_книг #science #наука #задачи #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📚 Задачи по общей физике [1988 — 2012] Иродов И.Е. — несколько изданий отличного задачника для физиков [Задачи + решения]

Задачи по общей физике: Учеб. пособие.— 2-е изд., перераб.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.— 416 страниц.

Содержит около 2000 задач по всем разделам курса общей физики. Разнообразие и оригинальность многих задач в сочетании с краткими теоретическими сведениями и обширными справочными таблицами делают этот сборник полезным и удобным по данному курсу. В новом издании сделана частичная перекомпоновка материала, увеличено число более простых задач, внесены некоторые исправления. Для студентов физических и инженерно-технических специальностей вузов.

✅ Достоинства: Много действительно хороших задач, есть ответы в виде конечной формулы

❌ Недостатки: Не подойдет при слабом знании физики

Невозможно изучить физику, не научившись решать задачи. И, если на начальном этапе в этом нелегком деле хорошо подойдет сборник задач с решениями, авторами которого являются Гладской и Самойленко, о котором я писала ранее, то по мере приобретения опыта, желательно пробовать решать задачи посложнее. Такие задачи есть в большом количестве в сборнике задач по общей физике, автором которого является И. Е. Иродов.

Справедливости ради необходимо ответить, что здесь не только сложные задачи, есть задачи и попроще, и средней сложности. Решений нет, но ответы, причем как правило, не только в виде числа, но и в виде конечной формулы есть. Если это необходимо, то в ответах, помимо конечной формулы, есть еще и рисунок к задаче. Если хотите действительно изучить физику, то этот сборник задач для вас. Рекомендую "Задачи по общей физике" И. Е. Иродова для студентов технических и физико-математических специальностей ВУЗов.

Учебники: 📚Книжная серия. Курс общей физики [2007-2020] Иродов, Покровский

☕️ Для тех, кто захочет задонать на кофе:
ВТБ: +79616572047 (СБП) Сбер: +79026552832 (СБП)

#математика #maths #math #physics #физика #подборка_книг #science #наука #задачи #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💫 Датой открытия электрона считается 1897 год, когда Томсоном был поставлен эксперимент по изучению катодных лучей. Первые снимки треков отдельных электронов были получены Чарльзом Вильсоном при помощи созданной им камеры Вильсона. В 1749 году Бенджамин Франклин высказал гипотезу, что электричество представляет собой своеобразную материальную субстанцию. Центральную роль электрической материи он отводил представлению об атомистическом строении электрического флюида. В работах Франклина впервые появляются термины: заряд, разряд, положительный заряд, отрицательный заряд, конденсатор, батарея, частицы электричества.
Иоганн Риттер в 1801 году высказал мысль о дискретной, зернистой структуре электричества. Вильгельм Вебер в своих работах с 1846 года вводит понятие атома электричества и гипотезу, что его движением вокруг материального ядра можно объяснить тепловыми и световыми явлениями. Майкл Фарадей ввел термин «ион» для носителей электричества в электролите и предположил, что ион обладает неизменным зарядом. Г. Гельмгольц в 1881 году показал, что концепция Фарадея должна быть согласована с уравнениями Максвелла. Джордж Стони в 1881 году впервые рассчитал заряд одновалентного иона при электролизе, а в 1891 году, в одной из теоретических работ Стоней предложил термин «электрон» для обозначения электрического заряда одновалентного иона при электролизе.

Катодные лучи открыты в 1859 году Юлиусом Плюккером, название дано Ойгеном Гольдштейном, который высказал волновую гипотезу: катодные лучи представляют собой процесс в эфире. Английский физик Уильям Крукс высказал идею, что катодные лучи это поток частичек вещества. В 1895 году французский физик Жан Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи — это поток отрицательно заряженных частиц, которые движутся прямолинейно, но могут отклоняться магнитным полем. #физика #physics #математика #gif #опыты #видеоуроки #math #моделирование #анимация

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib