Ugrás a tartalomhoz

Fizikai kislexikon

Patkós András (2007)

Typotex Elektronikus Kiadó Kft.

Ö, Ő

Ö, Ő

öngerjesztésű generátor

Elektromos generátor egy típusa, amelyben a gerjesztő elektromágnesen a generátor kimenetén keletkező áram folyik át.

öngyulladó

A levegőben magától meggyulladó. A tűzkövek olyan ötvözetek, amelyek ütés hatására szikráznak.

önindukció

Lásd indukció.

önszerveződés

Bizonyos rendszerekben spontán módon rendezettség alakul ki, ha a rendszert jellemző egyes paraméterek kritikus értékűek lesznek. Ez a fajta önszerveződés sokféle fizikai, kémiai és biológiai rendszerben is megjelenik, példa lehet rá a Bénard-cella. Önszerveződés akkor lehetséges, ha a rendszer eltávolodik a termikus egyensúlytól. Mivel ezek az önszerveződő rendszerek nincsenek elszigetelve a környezetüktől, a rendezett fázis kialakulása nem mond ellent a termodinamika második főtételének, mivel így a környezetbe kerülhet át entrópia. Az önszerveződés összefügg a szimmetriasértés, a komplexitás, a nemlineáris rendszerek és a nemegyensúlyi statisztikus mechanika fogalmi körével. Sok olyan rendszer, amely önszerveződő állapotba mehet át, kaotikus állapotúvá is válhat.

öntöttvas

A vasötvözetek 1,8-4,5% szenet tartalmazó csoportja. Többnyire sajátos, a megmunkálásra, hőkezelésre vagy összeszerelésre alkalmas formába öntik. Előállíthatják közvetlenül a vaskohóból, vagy készülhet újraolvasztott nyersvasból.

ördög lépcsője

Egy olyan folytonos függvény, melynek csak lapos szakaszai vannak. Ha a lapos tartományok - melyekben a függvény deriváltja definíció szerint zérus - olyan tartományokkal vannak összekötve, ahol a függvény deriváltja nem zérus, akkor a függvényt hiányos ördög lépcsője alakúnak nevezzük. Ha a függvény deriváltja majdnem mindenütt zérus, akkor a függvényt teljes ördög lépcsője alakúnak (néha szinguláris folytonos függvénynek) nevezik. Ha a függvény lapos tartományai között nemfolytonos ugrások vannak, a függvényt ártalmatlan lépcsős függvénynek nevezik. Fizikában az ördög lépcsője alakú függvény például az atomok periodikus anyagokon való elnyelődésének Frenkel–Kontorova modelljében fordul elő.

öregszeműség

Az emberi szem alkalmazkodóképességének elveszítése, ami általában 45-50 éves kor felett alakul ki. A távoli látásélesség változatlan marad, de a közeli tárgyak látásához szükséges alkalmazkodás a szemlencse rugalmasságának elvesztése miatt lecsökken. A hiányosságot gyenge gyűjtőlencsét tartalmazó olvasószemüveggel korrigálják.

örökmozgó

1. Elsőfajú örökmozgó. Olyan szerkezet, ami ha egyszer elindult a végtelenségig hasznos munkát végez anélkül, hogy külső forrásból energiautánpótlást kapna. Az ilyen szerkezet megsérti a termodinamika I. törvényét és ezért nem megvalósítható. A történelem során számtalan leleményes próbálkozást tettek az elsőfajú örökmozgó megvalósítására még azelőtt, hogy megértették az energia fogalmát és megmaradását. Miután a termodinamika I. főtétele általánosan elfogadottá vált, némely felfedezők felfedezők tovább keresték a lyukakat a természeti törvényeken. 2. Másodfajú örökmozgó. Olyan szerkezet, ami valamilyen forrásból hőt von el, és azt teljes egészében más energiaformává alakítja át. Másodfajú örökmozgó lehetne egy olyan hajó, melynek hajtóművét az óceán belső energiája hajtja. Ez nem mond ellent a termodinamika első főtételének, de ellentmond a másodiknak. Hasznos hőáramlás akkor jöhetne létre, ha a tengervíz hőmérséklete tartósan magasabb lenne a hajó hőmérsékleténél. Külső hőforrás nélkül ez nem képzelhető el. 3. Harmadfajú örökmozgó. Olyan mozgásforma, ami folyamatosan, az idők végezetéig fennáll, de nem végez hasznos munkát. Példa erre a molekulák véletlenszerű mozgása. Ennek előfeltétele a súrlódás teljes hiánya. Teljesen súrlódásmentes mechanizmus vákuumban végtelen sokáig fenntartható, az nem mond ellent sem a termodinamika első, sem a második törvényének feltéve, hogy nem végez munkát. A kísérletek azt mutatják, hogy makroszkópikus szinten ilyen feltételek nem biztosíthatóak. Mikroszkópikus szinten azonban egy szupravezető gyűrűben folyó áram külső erőhatás nélkül is örökké fennmaradhat. Ezt harmadfajú örökmozgónak tekinthetjük, ha nem vesszük figyelembe a szupravezető állapot fenntartásához szükséges alacsony hőmérséklet előállítására fordított energiát.

örvényáram

Változó mágneses térben elhelyezkedő, vagy állandó mágneses térben mozgó vezetőben indukált áram. Egy vezetőn belül változik minden képzeletbeli áramkörhöz tartozó mágneses fluxus, és az ennek következtében indukált elektromotoros erő áramot indukál az adott áramkörben. Egy kiterjedt fémtömbben az ellenállás kicsi, ennek következtében az áram nagy. Örvényáramok lépnek fel transzformátorok (vas)magjában és más elektromos berendezésekben. Általuk hasznos energia veszik el (ez az örvényáram-veszteség). Ahhoz, hogy ezt a veszteséget minimálisra csökkentsék, a fémmagokat egymástól elszigetelt fémlapokból készítik, a rétegek közötti ellenállás csökkenti az áramot. Nagyfrekvenciás áramkörökben ferritmagokat használnak. Mozgó vezetőben indukált örvényáramok kölcsönhatnak az őket keltő mágneses térrel úgy, hogy igyekeznek gátolni a vezető mozgását. Ez lehetővé teszi, hogy bizonyos elektromos műszerekben (lengő tekercses típusúaknak) csillapításra használják fel az örvényáramokat, ami rövid idő alatt is stabil mérőállást eredményez. Örvényáramokat használnak az indukciós fűtés közben is.

ősrobbanás-elmélet

Newton munkássága megteremtette a nagyléptékű Világegyetem matematikai alapjait. Ugyanakkor az abban az időben rendelkezésre álló mérési adatok sztatikus, változatlan Világegyetemet sugalltak. Ezt nehezen lehetett megmagyarázni a tömegvonzás törvényének keretein belül, hiszen a Világegyetemben minden test gravitációs erővel vonzza az összes többi testet. Newton felismerte, hogy ennek a problémának csak egy megoldása lehet: egy állandósult Világegyetemben az anyag szükségképpen egyenletesen oszlik el egy végtelen nagy térben. 1826-ban Heinrich Olbers publikált egy cikket, benne az azóta Olbers paradoxon néven ismert állítással: egy ilyen Világegyetemben a Földön az ég állandóan világos lenne.

Téridő A kozmológusok ma azt gondolják, hogy Newton modellje a tér, az idő és az anyag szerkezetére vonatkozó téves feltételezéseken alapult. Einstein általános relativitáselméletében (1915) javasolta, hogy a Világegyetem négydimenziós téridőben létezik. Anyag jelenléte meggörbíti ezt a téridőt, és az anyag a létrejövő görbéket követve mozog.

A táguló Világegyetem Hubble 1929-ben felfedezte, hogy a Világegyetem tágul és ez a felfedezés kiinduló pontját jelentette azoknak az elképzeléseknek, amelyeken Világegyetem mai megértése is alapul. Hubble távoli galaxisok fényének spektrumát vizsgálta és észrevett egy mindent átható vöröseltolódást, amelyet Doppler-effektussal magyarázott. Az észlelt fény hullámhossza azért növekszik meg, mert a fényforrás távolodik a megfigyelőtől. Minél gyorsabban távolodik a fényforrás, annál nagyobb a vöröseltolódás. Hubble szabályosságot vett észre az adataiban, minél messzebb van a galaxis, annál nagyobb a távolodás sebessége. Ez a Hubble-törvényként ismert összefüggés bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy tágul a Világegyetem és feloldotta az Olbers paradoxont. Ha a galaxisok és a Föld távolodnak egymástól, akkor ez csökkenti a galaxisokból a Földre jutó sugárzást. Minél messzebb vannak a galaxisok a Földtől, sugárzásuknak annál kisebb része esik a Földre.

Ez a modell, úgy tűnhet, újra a Földet állítja a Világegyetem középpontjába. De a tér maga tágul és a galaxisok ebbe a térbe vannak beágyazva. Az ábrán a gyűrű a tér, a pontok a galaxisok. A gyűrű tágulása arra vezet, hogy bármely pontból nézve a többi pont a távolságával arányos sebességgel távolodik. Egyetlen pont sincs a rendszer középpontjában, mégis mindegyik pont ugyanazt látja.

A Világegyetem életkora A Hubble-törvényt a következőképpen írhatjuk fel: , ahol a galaxis távolodási sebessége, a Föld-galaxis távolság, a Hubble-állandó. Feltételezve, hogy a galaxisok mindig távolodtak egymástól, a Világegyetem életkorát (T) meg lehet becsülni, . így becsülve a Világegyetem életkora mintegy 13,7 milliárd év lenne.

A Világegyetem eredete A Világegyetem eredetéről itt ismertetett elképzelés az ősrobbanás elmélet. Az elmélet szerint a Világegyetem egy parányi, de nagyon forró objektumként keletkezett és a hőmérséklet a Világegyetem folyamatos tágulásával együtt csökkent. 1945-ben George Gamow megjósolta, hogy léteznie kell egy mikrohullámú háttérsugárzásnak, amely az abszolút nulla hőmérsékletnél néhány fokkal melegebb fekete test sugárzásának felel meg. Ezt a mikrohullámú háttérsugárzást 20 évvel később fedezték fel. Az ősrobbanás elmélete megmagyarázza a Világegyetemben található hélium mennyiségét is.

1992-ben a COBE műhold felfedezte, hogy nagyon kis fluktuációk vannak a mikrohullámú háttérsugárzásban. Ez a felfedezés segített megmagyarázni, hogy miért alakultak ki galaxisok és csillagok az Univerzumban. Az egyenetlenségek, amelyek a galaktikus anyag csomósodásának a kezdetét jelentették ma a kozmikus háttérsugárzásban kis ingadozásokként látszanak. E felfedezésért 2006-ban fizikai Nobel-díjjal jutalmazták J.C. Mather és G. F. Smoot amerikai fizikusokat.

Fundamentális kölcsönhatások A fizikusok úgy gondolják, hogy a Világegyetemben a négy fundamentális kölcsönhatások mind egyazon erő különböző megjelenési formája. Ez az erő az ősrobbanás bekövetkeztekor K hőmérséklet fölött létezett. Ahogy a Világegyetem hűlt az erők elkülönültek, ahogy az eredeti szimmetriák sorra sérültek. A gravitáció szeparálódott először, ezt követte az erős kölcsönhatás, majd a gyenge és elektromágneses erők (lásd a táblázatot).

Idő az ősrobbanástól

Hőmérséklet

Az Univerzum/erők állapota

0 másodperc

végtelen

A Világegyetem infinitezimálisan

kicsi és végtelen sűrű (azaz

matematikai szingularitás).

másodperc

K

A gyenge és elektromágneses erők

elkezdenek szeparálódni.

másodperc

K

Megjelennek a kvarkok és a leptonok.

másodperc

K

A kvarkok hadronokat alkotnak,

a kvarkbezárás megkezdődik.

másodperc

K

Hélium magok keletkeznek fúzióval.

év

K

Atom korszak, atomok keletkeznek

protonok és elektronok egyesüléséből.

év

K

Az anyag gravitációsan összehúzódik.

5- év

K

Napjaink: kozmikus háttérsugárzás

kb. 2,7 K-nek megfelelő hőmérsékleten.

A jövő A Világegyetem jövőjének kutatása tisztán spekulatív. Az, hogy a Világegyetem határozatlan ideig fog-e tágulni az átlagos sűrűségétől függ. Egy kritikus érték (a kritikus sűrűség) alatt a gravitációs vonzás nem lesz elegendő arra, hogy megállítsa a tágulást. Ugyanakkor, ha az átlagos sűrűség a kritikus sűrűségnél nagyobb, akkor a Világegyetem kötött állapotban van, és bekövetkezik majd egy végső összeomlás, aminek az eredménye egy nagy reccs. Ezt követheti egy másik ősrobbanás egy újabb teljes ciklus kezdeteként.

összetett mikroszkóp

Lásd mikroszkóp.

összetevő vektorok

Két vagy több vektor, amelyek ugyanazt a hatást eredményezik, mint az összegzésük után kapott vektor. Egy adott irányú összetevő vektor az eredeti ( ) vektor vetülete az adott irányra, nevezetesen , ahol az eredeti vektor és az adott irány által bezárt szög.

ötvözet

Két vagy több fémből álló anyag (a sárgaréz például réz és cink ötvözete), vagy egy fémből és nemfémből álló anyag (például az acél vas és szén ötvözete, s vannak benne néha más fémek is). Az ötvözetek lehetnek vegyületek, szilárd oldatok vagy összetevők keverékei is.