Interested Article - Частица

Дуговые сварщики защищают себя от сварочных искр, которые представляют собой нагретые металлические частицы, которые вылетают с поверхности металла.

В физических науках частица (или корпускула в старых текстах) представляет собой небольшой объект, которому можно приписать несколько физических или химических свойств, таких как объем , плотность или масса . Они сильно различаются по размеру или значению, от субатомных частиц, таких как электрон , до микроскопических частиц, таких как атомы и молекулы , до макроскопических частиц, таких как порошки и другие гранулированные материалы . Частицы можно также использовать для создания научных моделей даже более крупных объектов в зависимости от их плотности, таких как люди, движущиеся в толпе или небесные тела в движении .

Термин «частица» имеет довольно общий смысл и уточняется по мере необходимости в различных научных областях. Все, что состоит из частиц, может называться частицей. Тем не менее, существительное «частицы» чаще всего используется для обозначения загрязнителей в атмосфере Земли , которые представляют собой суспензию не связанных частиц, а не агрегацию связанных частиц.

Концептуальные свойства

Частицы часто представлены в виде точек . Этот рисунок показывает движение атомов в газе , людей в толпе или звезд на ночном небе.

Концепция частиц особенно полезна при моделировании природы , так как полная обработка многих явлений может быть сложной из-за сложности вычислений. Её используют для упрощения предположений, касающихся вовлеченных процессов. Фрэнсис Сирс и Марк Земанский из Университета физики приводят пример расчета места падения и скорости брошенного в воздух бейсбольного мяча. Они постепенно лишают бейсбольный мяч большинства его свойств, сначала идеализируя его как жесткую гладкую сферу , затем пренебрегая вращением , плавучестью и трением , что в конечном итоге сводит проблему к баллистике классической точечной частицы . Обработка большого количества частиц является областью статистической физики .

Размер

Галактики настолько велики, что звезды можно считать частицами относительно них

Термин «частица» обычно применяется по-разному к трем классам размеров. Термин макроскопическая частица , как правило, относится к частицам, намного большим, чем атомы и молекулы . Они обычно абстрагируются как точечные частицы , даже если они имеют объем, форму, структуры и т. д. Примерами макроскопических частиц могут быть порошок, пыль , песок , осколки во время автомобильной аварии или даже такие большие объекты, как звезды галактики .

Другой тип микроскопических частиц обычно относится к частицам размером от атомов до молекул , таким как диоксид углерода , наночастицы и коллоидные частицы . Эти частицы изучаются в химии , а также в атомной и молекулярной физике . Самые маленькие частицы - это субатомные частицы , которые относятся к частицам, меньшим, чем атомы. К ним относятся такие частицы, как составные части атомов - протоны , нейтроны и электроны, а также другие типы частиц, которые могут быть получены только в ускорителях частиц или космических лучах . Эти частицы изучаются в физике элементарных частиц .

Из-за их чрезвычайно малого размера исследования микроскопических и субатомных частиц попадают в сферу квантовой механики . Они будут демонстрировать явления, которые показывают модельные частицы в ящике , включая дуальность волны-частицы , и можно ли считать частицы отличными или идентичными является важным вопросом во многих ситуациях.

Состав

Частицы также могут быть классифицированы по составу. Составные частицы относятся к частицам, которые имеют - то есть частицы, которые сделаны из других частиц. Например, атом углерода-14 состоит из шести протонов, восьми нейтронов и шести электронов. Напротив, элементарные частицы (также называемые фундаментальными частицами ) относятся к частицам, которые не состоят из других частиц. Согласно нашему современному пониманию мира , существует очень небольшое их количество, такие как лептоны , кварки и глюоны . Однако возможно, что некоторые из них все- таки окажутся составными частицами и на данный момент просто кажутся элементарными. Хотя составные частицы очень часто можно считать точечными , элементарные частицы действительно имеют нулевой размер .

Стабильность

Как элементарные (такие как мюоны ), так и составные частицы (такие как ядра урана ), как известно, подвергаются распаду частиц . Это те частицы, которые не называются стабильными частицами, такими как электрон или ядро гелия-4 . Время жизни стабильных частиц может быть бесконечным или достаточно большим, чтобы препятствовать попыткам наблюдать такие распады. В последнем случае эти частицы называются «наблюдательно устойчивыми». В общем, частица распадается из состояния с высокой энергией в состояние с более низкой энергией, испуская какую-либо форму излучения , например, в виде фотонов .

N-частичное моделирование

В вычислительной физике , N-частичным моделированием называется моделирование динамических систем частиц под действием определенных условий, таких как сила тяжести . Это моделирование очень распространено в космологии и вычислительной гидродинамике .

N - это число рассматриваемых частиц. Поскольку моделирование с более высоким N требует больших вычислительных затрат, системы с большим количеством реальных частиц часто сводятся к системам с меньшим числом частиц, и алгоритмы моделирования необходимо оптимизировать с помощью различных методов .

Распределение частиц

Коллоидные частицы - компоненты коллоида. Коллоид - это вещество, распределенное равномерно по всему объёму другого вещества. Такая коллоидная система может быть твердой , жидкой или газообразной ; а также непрерывной или рассеянной. Частицы дисперсной фазы имеют диаметр приблизительно от 5 до 200 нанометров . Растворимые частицы меньше этого размера будут образовывать раствор, а не коллоид. Коллоидные системы (также называемые коллоидными растворами или коллоидными суспензиями) являются предметом коллоидных наук . Взвешенные твердые вещества могут удерживаться в жидкости, тогда как твердые или жидкие частицы, взвешенные в газе, вместе образуют аэрозоль . Частицы также могут быть взвешены в форме твердых частиц в атмосфере, которые могут представлять собой загрязнение воздуха . Более крупные частицы могут аналогичным образом образовывать морской мусор или космический мусор . Конгломерацию дискретных твердых макроскопических частиц можно описать как сыпучий материал .

Дальнейшее чтение

University of Florida , Particle Engineering Research Center (23 июля 2010).
D. J. Griffiths (2008). Introduction to Particle Physics (2nd ed.). Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40601-2.
M. Alonso; E. J. Finn (1967). "Dynamics of a particle". Fundamental University Physics, Volume 1. Addison-Wesley. LCCN 66010828.
M. Alonso; E. J. Finn (1967). "Dynamics of a system of particles". Fundamental University Physics, Volume 1. Addison-Wesley. LCCN 66010828.
S. Segal. . High School Chemistry: Help and Review . Study.com.
. .