Fizyka LO Turek
Start
Nauczyciele
Nauczanie
Konkursy
Ciekawostki
Aktualności
Astronomia
Struktura materii
Doświadczenia domowe
Testy z fizyki
Spis treści i wyszukiwarka
Hosted by:
W kręgu fizyki LO Turek
« Poprzednia  Następna »
Nagrody 
Nagroda Nobla z fizyki w 2011 roku
Saul Perlmutter
Saul Perlmutter
Urodzony w 1959 roku w Urbana-Champaign.
W 1981 roku ukończył studia z fizyki na Harvard University, w 1986 roku uzyskał stopień doktora na University of California, Berkeley. Pracuje w Lawrence Berkeley National Laboratory i kieruje badaniami prowadzonymi w ramach Supernova Cosmology Project. Jest członkiem American Academy of Arts and Sciences oraz American Association for the Advancement of Science.
W latach dziewiędziesiątych badania Supernova Cosmology Project doprowadziły do odkrycia zjawiska przyśpieszania tempa rozszerzania się Wszechświata.

Nagrodę Nobla z fizyki w 2011 roku otrzymali Saul Perlmutter (USA), Brian P. Schmidt (USA, Australia) oraz Adam G. Riess (USA) za odkrycie przyspieszającej ekspansji wszechświata poprzez obserwacje odległych supernowych

supernowa
Pozostałości po supernowej SN 1572, zwana supernową Tychona (typ Ia), znajduje się w gwiazdozbiorze Kasjopei, jedna z ośmiu supernowych widocznych gołym okiem
Pod koniec lat dwudziestych dwudziestego wieku Edwin Hubble odkrył, badając przesunięcia lini widmowych dalekich galaktyk, że wszystkie galaktyki poza Układem Lokalnym oddalają się od naszej Galaktyki. Prędkość oddalania się galaktyk jest tym większa, im dalej się od nas te galaktyki się znajdują. Ten fakt nazywamy prawem Hubble'a. Wszystkie późniejsze obserwacje potwierdzają tą prawidłowość. Konsekwencją tego jest, że Wszechświat rozszerza się.
Wydawało się, że oddziaływanie grawitacyjne między galaktykami spowoduje zmniejszanie oddalania się galaktyk i być może Wszechświat stanie się stabilny lub zacznie się proces odwrotny, czyli Wszechświat zacznie się kurczyć.
Astronomowie chcąc coraz dokładniej zbadać tempo ucieczki galaktyk musieli dokładnie zmierzyć odległości galaktyk od Ziemi. W tym celu obserwuje się wybuchy gwiazd supernowych typu Ia. Są to potężne eksplozje, do których dochodzi w układzie podwójnym, w którym jeden ze składników jest białym karłem i ściąga materię ze swego towarzysza lub podczas zderzenia dwóch białych karłów. Gdy biały karzeł przekracza tzw. krytyczną masę Chandrasekhara, która wynosi około 1.44 masy Słońca, dochodzi do potężnej eksplozji. Taki wybuch prawie zawsze niesie podobną ilość energii. Mierząc jasność pojawiającej się supernowej czyli ilość energii jaka z niej dociera do Ziemi można dość precyzyjnie obliczyć odległość od nas. A ponieważ wybuchy supernowych typu Ia są jednymi z najpotężniejszych eksplozji we Wszechświecie, to widać je z daleka, przez co można je wykorzystywać do wyznaczania odległości w skalach kosmologicznych.
Brian Schmidt
Brian P. Schmidt
Urodzony 24 lutego 1967 w Missoula.
Studiował fizykę i astronomię na University of Arizona, doktorat zrobił w 1993 roku na Harvard University. Od 1995 roku pracował w Australii, w Obserwatorium Mount Stromlo, a od 1999 roku w Australian National University.
Schmidt od 1994 roku prowadzi High-z Supernova Search Team, jeden z dwóch projektów, które mierzyły jasność supernowych typu Ia.
W 1998 roku dwa niezależne zespoły, którym przewodzili tegoroczni nobliści, prowadząc niezależne badania dotyczące granic wszechświata, stwierdzili, że odległe galaktyki oddalają się od nas coraz szybciej, czyli kosmos stale się rozszerza, a ponadto zjawisko to przybiera na prędkości. Obserwacje odległych supernowych typu Ia pokazały, że na dużych skalach działa siła odpychająca, która przeciwstawia się przyciągającej sile grawitacji. To powoduje, że ekspansja Wszechświata przyspiesza, a odległe supernowe wydają się świecić słabiej niż te lokalne.
Adam Riess
Adam G. Riess
Urodzony w 1969 roku w Waszyngtonie.
Studiował na Massachusetts Institute of Technology, a następnie na Harvard University, gdzie w 1996 roku uzyskał stopień doktora. Potem pracował w Johns Hopkins University oraz Space Telescope Science Institute (instytucie koordynującym pracę Kosmicznego Teleskopu Hubble'a), gdzie prowadził badania nad supernowymi. Riess koordynował prace swojego instytutu, prowadzone w ramach projektu High-z Supernova Search Team. Szefem projektu był Brian Schmidt.
Wynik tych obserwacji był zupełnie nieoczekiwany. Aby wyjaśnić źródło dopychania naukowcy wprowadzili pojęcie ciemnej energii, nieznanego oddziaływania powodującego odpychanie obiektów Wszechświata. Na razie naukowcom nie udało się ustalić, czym jest ciemna energia. Wiadomo jednak, że stanowi ona ponad 70 procent energii Wszechświata.
Ciemną energię próbuje się wytłumaczyć nieznaną cechą próżni lub istnieniem w przestrzeni kosmicznej jakiejś substancji nazwanej kwintesencją, która ma niecodzienne właściwość, zamiast przyciągać odpycha. Inne próby wytłumaczenia opierają się na zmianie teorii grawitacji. Na ostateczne wytłumaczenie musimy poczekać.
Jedno jest pewne, jeśli ta siła nie osłabnie lub inaczej nie zinterpretujemy obecnych obserwacji, to nawet najbliższe galaktyki znikną nam z oczu, uciekając z prędkością bliską świetlnej i zostaniemy sami w kosmosie.

Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej i serwisie naukowym portalu Onet.


Nagroda Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w 2011 roku dla absolwentki naszego liceum prof. Elżbiety Frąckowiak

Profesor Elżbieta Frąckowiak została uhonorowana Nagrodą Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w 2011 roku za badania nad nowymi materiałami i kompozytami węglowymi i ich wykorzystanie do elektrochemicznego magazynowania i konwersji energii.
Elżbieta Frąckowiak
Elżbieta Zofia Frąckowiak
Urodzona w 1950 roku w Kiszewach w powiecie tureckim.
Ukończyła Liceum Ogólnokształcące w Turku a następnie w 1972 roku ukończyła studia na Wydziale Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. W 1988 uzyskała stopień doktora nauk technicznych na Politechnice Poznańskiej. Na tej samej uczelni w 2000 roku uzyskała habilitacje a w 2007 roku Prezydent RP nadał jej tytuł profesora nauk chemicznych.
Zawodowo związana z Politechniką Poznańską, gdzie pracuje w Instytucie Chemii i Elektrochemii Technicznej na Wydziale Technologii Chemicznej. W latach 1993-2001 współpracowała z francuskim ośrodkiem badawczym CNRS w Orleanie. Była też stypendystką DAAD na Uniwersytecie w Duisburgu. W latach 1999-2005 koordynowała program badawczy NATO Nauka dla Pokoju w dziedzinie materiałów węglowych stosowanych do elektrochemicznego magazynowania energii.
Zajmuje się m.in. badaniami nad nowymi materiałami i kompozytami węglowymi celem ich wykorzystania w technologii stosowanej w superkondensatorach.

Kondensator to urządzenie służące do krótkotrwałego przechowywania ładunku elektrycznego a więc i w jakimś stopniu energii. Składa się ono z dwóch przewodników, czyli okładek, rozdzielonych nieprzewodzącym prądu dielektrykiem. Tradycyjne kondensatory mają bardzo niewielką pojemność elektryczną liczoną w pikofaradach, mikrofaradach lub najwyżej milifaradach, natomiast pojemność superkondensatorów jest gigantyczna czyli rzędu faradów.
Superkondensator to rodzaj kondensatora elektrolitycznego o bardzo dużej pojemności elektrycznej. Jego dużą zaletą jest krótki czas ładowania w porównaniu z innymi urządzeniami do przechowywania energii. Superkondensatory są wykorzystywane między innymi w prototypach samochodów hybrydowych i automatyce przemysłowej.
Budowa superkondensatorów jest odmienna w stosunku do tradycyjnych kondensatorów. Zamiast metalicznych okładek występują najczęściej węglowe elektrody a między okładkami nie występuje dielektryk ale elektrolit. Z prowadzonych w zespole prof. Frąckowiak wynika, że najlepsze wyniki osiąga się, stosując w budowie elektrod tradycyjny materiał (węgiel aktywny) albo kompozyty węglowe wzbogacone azotem, tlenem, jodem czy polimerami przewodzącymi lub tlenkami i dodając około 10% nanorurek węglowych.
Superkondensator składa się z dwóch niereaktywnych porowatych elektrod z elektrolitem, pomiędzy które jest przyłożone napięcie. Do dodatniej płyty przyciąga ono jony ujemne, a do ujemnej jony dodatnie. Powstają w ten
superkondensator
Struktura superkondensatora
sposób dwie warstwy oddzielonych od siebie ładunków, jedna w płycie dodatniej, a druga w ujemnej. Pojemność jest proporcjonalna do powierzchni elektrod, a odwrotnie proporcjonalna do odległości pomiędzy nimi. Porowate płyty superkondensatora są wykonane z węgla, a ich powierzchnia znacznie przewyższa powierzchnię kondensatora konwencjonalnego. Odległość oddzielającą ładunki wyznacza rozmiar znajdujących się w elektrolicie jonów, przyciągniętych przez elektrodę. Nie przekracza ona kilku nanometrów i jest znacznie mniejsza od osiągalnej przy użyciu konwencjonalnych materiałów dielektrycznych. Z łączenia ogromnej powierzchni z niezwykle małą odległością otrzymuje się olbrzymią pojemność nawet tysięcy faradów w objętości szklanki. Superkondensatory mają niewielkie rozmiary, mogą magazynować znacznie więcej energii niż kondensatory konwencjonalne i uwalniać ją ze znacznie większą mocą niż akumulatory.
Superkondensatory znajdą zastosowanie jako zasilacze nowoczesnych samochodów hybrydowych lub elektrycznych, jako urządzenia mające zabezpieczyć nas przed awarią w przypadku nagłego spadku napięcia w sieci oraz wszędzie tam, gdzie wykorzystuje się urządzenia przenośne wymagające zasilania.
W zastosowaniach motoryzacyjnych superkondensator jest, w odróżnieniu od akumulatora, podzespołem o wielkiej gęstości mocy. Nie magazynuje on tak wielkiej energii jak akumulator elektrochemiczny, lecz jest zdolny do bardzo szybkiego akumulowania i uwalniania tej energii.
Superkondensatory mogą służyć do oszczędzania energii w pojazdach. Pozwalają skutecznie przechować energię hamowania, co znacznie zwiększa sprawność energetyczną pojazdu i redukuje zanieczyszczanie powietrza. Ocenia się, że magazynowanie energii podczas zatrzymywania silnika i hamowania zmniejsza zużycie paliwa o 7-15%.
superkondensator
Budowa superkondensatora
Superkondensatory już istnieją i działają. Na przykład w Szanghaju jeżdżą autobusy zasilane wyłącznie superkondensatorami. Autobus taki jedzie od przystanku do przystanku i wystarcza 20 sekund, by w czasie, gdy pasażerowie wsiadają i wysiadają, doładować jego układ zasilania.
Superkondensatory mają wiele pozytywnych cech w stosunku do akumulatorów:
- charakteryzują się wysoką żywotnością, przeciętnie do 1 miliona cykli,
- czas ich technicznego życia jest dłuższy niż pojazdu, w którym są zainstalowane,
- mają wysoką sprawność (84-95% wobec 70% sprawności akumulatorów w takich samych warunkach) i szybko magazynuję i oddają energię,
- mogą impulsowo wspomagać przyspieszenie pojazdu z mocą do dziesięciu razy wyższą niż akumulatory,
- ułatwiają tworzenie rozproszonych systemów zasilania, które upraszczają okablowanie i są tańsze,
- są przyjazne środowisku, bowiem w 70% podlegają recyklingowi i nie zawierają metali ciężkich.
Natomiast zastosowanie akumulatorów do magazynowania energii elektrycznej w samochodzie hybrydowym ma szereg wad, gdyż akumulatory:
- źle funkcjonują w niskich temperaturach,
- wymagają skomplikowanego gospodarowania wyrównywaniem ładunku,
- mają ograniczoną żywotność, zwłaszcza w skrajnych warunkach, co prowadzi często do konieczności ich wymiany w okresie eksploatacji pojazdu,
- mają ograniczoną zdolność do pobierania i oddawania energii w impulsach dużej mocy, jak w przypadku przyspieszania i regeneracyjnego hamowania, co obniża sprawność hybrydowych elektrycznych systemów napędowych.

Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej i strony internetowej http://elektronikab2b.pl/biznes/1459-superkondensatory-w-samochodzie
« Poprzednia  Następna »
Nagrody