Mit? előállítás szerkezet tulajdonságok fogorvosi felhasználás Például:
Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai Bevezető
mind: Al2O3 !
Hogyan?
Miért? 1
The most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not ‘Eureka!’ (I found it!), but ‘That’s funny…’
2
Egyéb hasznos tudnivalók o o o
(Isaac Asimov)
o
„Az életben, mint az irodalomban, minden a „hogyan”-on múlik. Végülis, nagy különbség, valaki megiszik egy csésze kamillateát, vagy beöntés alakjában juttatják el ugyanezt a folyadékot az emberi szervezetbe? A folyadék ugyanaz, az emberi szervezet is azonos, de az érzés a kétféle eljárás során merőben más.”
o o
o
(Márai Sándor)
Tölgyesi Ferenc egy. docens (
[email protected]) Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet http://biofiz.semmelweis.hu Tölgyesi, Derka, Módos: Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai (e-tankönyv), letölthető az intézet honlapjáról vagy a www.tankonyvtar.hu oldalról (Adobe Reader X vagy későbbi verzióval a multimédiás tartalom Egyéb ajánlott irodalom: • W.D. Callister: Materials Science and Engineering. An Introduction (7th ed.), Wiley&Sons, 2007 • K.J. Anusavice: Phillips’ Science of Dental Materials (11th ed.), Saunders, 2003 • Damjanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi biofizika, Medicina 2006
2 félévközi teszt:
• •
7. oktatási hét október 21. (kedd) 19:15-20:00, EOK Szent-Györgyi előadóterem 13. oktatási hét december 02. (kedd) 19:15-20:00, EOK Szent-Györgyi előadóterem
2 konzultáció:
• •
7. oktatási hét október 20. (hétfő) 18:30-20:00, EOK Békésy előadóterem 13. oktatási hét december 01. (hétfő) 18:30-20:00, EOK Békésy előadóterem
vizsga: kollokvium (szóbeli); vizsgaanyag: előadási anyag + a tankönyv anyaga vizsgajegy:
1. teszt
2. teszt
szóbeli
összesen
+ 20 pont + 50 pont = 90 pont 20 pont
„Mondd, és én elfelejtem. Mutasd meg, és én eszembe vésem. Hadd, hogy tegyem, és én megértem.” (Kon-fu-ce)
is
használható)
minimum: 20 pont!!
3
45 ponttól 2
55 ponttól 3
65 ponttól 4
75 ponttól 5
4
1
Röviden a természettudományos gondolkodásról
1. teszt
2. teszt fizikai mennyiség!
megfigyelés, kísérlet, mérés 5
Fizikai mennyiség
6
Nagyon pici és nagyon nagy értékek kényelmes felírása.
Fizikai mennyiség = számérték mértékegység
prefixumok:
normál alak:
m 10n (1 m 10) alapmennyiség
származtatott mennyiség
alapegység
származtatott egységek
v
s t
Például egy eritrocita átmérője 0,000008 m = 8·10–6 m = 8 mm
Kerekítés: három értékes jegyre! pl.: 0,0019588 0,00196
7
8
2
Javasolt tanulási technika
összefüggések, törvények l T l
tk. fejezet átolvasása előadási anyag letöltése, átolvasása, kinyomtatása kérdőjelek (?) 1. ismerkedés 0,5-1 h
p p0 e
mgh kT
levegő
2. feldolgozás megértés
cél fogalmak, mennyiségek, törvények pontosan gyakorlati alkalmazás 3. ismétlés, memorizálás 0,5-1 h
3-5 h
előadás: jegyzetelés - előadási vázlat kiegészítése, kérdések tk. fejezet újraolvasása, megértése, lényeg kiemelése (színek), megjegyzések számolási feladatok
alkalmazás! 9
10
Kölcsönhatások, szerepük és kvantitatív leírásuk
Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 1. Általános anyagszerkezeti ismeretek
Atomi kölcsönhatások, sokatomos rendszerek - gázok Kiemelt témák: Kölcsönhatások Kölcsönhatások leírása – középiskolai ismétlés Atomi, molekuláris kölcsönhatások energiagörbéje A hőmérséklet értelmezése Boltzmann-eloszlás
Tankönyv fejezetei: 1, 2, 3 Feladatok: 1. fej.: 1, 3, 9, 10, 13, 17, 1911
12
3
Testek felépülésének általános elvei
Némi ismétlés a középiskolai fizikából deformáció
KÖLCSÖNHATÁSOK TASZÍTÓ
mechanikai kölcsönhatás!!
VONZÓ
mozgásállapot megváltozása
•
m erő (F): F m a kg 2 N (Newton) s
• Newton 2. törvénye (a mechanika alapegyenlete): Fi m a
„rendetlenség”
• erőtörvények:
„rend”
o o
MOZGÁS
gravitációs törvény Coulomb-törvény
F
m1 m2
r2 q q F k 1 2 2 r
F F
F
q1
q2
F a ++ ––
taszítás
r
r vonzás
+–
Hogyan tudjuk ezeket a jelenségeket kvantitatívan összehasonlítani?
F
F
–
–
–
+ –
r
r
+ –
–
r
(Joule)
•
energia (E): a rendszerben tárolt munka (J)
•
q q elektromos potenciális energia (Epot): Epot k 1 2
•
mozgási (kinetikus) energia (Ekin):
De itt F nem állandó, ezért:
Epot
r
W Fdr
++ ––
taszítás
1 Ekin mv 2 2
r
gravitációs helyzeti (potenciális) energia (Epot): Epot mgh
Epot
o Demokritos Kr.e 5.sz o Dalton-féle atomelmélet 1803 o Modern mikroszkópok:
vonzás
vonzás
Nm J
munka (W): W F Δr
•
W
r
•
14
Atomos felépítés
F
+
13
m m 1 2 r
C atomok – hibátlan kristályrács
vonzás
Si kristály - hibákkal
+–
15
16
4
Atom felépítése KÖLCSÖNHATÁSOK MOZGÁS 1 Ekin mv 2 2
TASZÍTÓ
Epot
VONZÓ
E elektromos kh. r Ekin E pot k
q1 q2 r
E E pot Ekin 0
kötött e
E E pot Ekin 0
szabad e
Diszkrét energiaállapotok Energiaminimum Pauli-elv
o Rutherford szóráskísérlete o Spektroszkópiai megfigyelések
főkantumszám (n)
elektr. száma 2
K-héj
1
8
L-héj
2
18
M-héj
3
Energiaegység: elektronvolt (eV), 1 eV = 1,6·10–19 J
17
18
Elektronegativitás
Elektron konfiguráció:
pl. 17Cl atom
Ionizációs energia (I):
energia
energia
rendszám
Elektronaffinitás (A): Egy elektron felvételekor felszabaduló energia (eV/atom; kJ/mol)
1s22s22p63s1
Elektronaffinitás (A): ionizációs energia
A legkülső elektron eltávolításához szükséges energia (eV/atom; kJ/mol)
1s22s22p63s23p5
Elektronegativitás (EN):
EN I A 19
elektronaffinitás
pl. 11Na atom
rendszám
20
5
Atomi kölcsönhatások
Pauling-skála:
(magok közötti taszítás, Pauli-elv)
• •
kötéstávolság (r0) 0,1 nm kötési energia (E0) 2-1000 kJ/mol
E ~ x2
• közös elektronpályák • elektrosztatikus kölcsönhatás
Lásd www.ptable.com 21
(ion-ion, ion-dipól, dipól-dipól)
F~x
x Hooke-tv. 22
Kötéstípusok
•
elsődleges (erős) 100 kJ/mol
– – –
kovalens fémes ionos
ionos kötés pl. NaCl
fémes kötés
kovalens kötés (homöopoláris)
pl. Na
pl. H2
23
24
6
•
(A tankönyvben nem található téma!)
másodlagos (gyenge) 10 kJ/mol
–
állandó dipólok
van der Waals - dipólok között o orientációs
+
-
-
+
Emolekula Eelektron Evibráció Erotáció
állandó dipól
o indukciós
+
Molekulák energiaállapotai
indukált dipól
-
-
+
1 eV
0,1 eV
0,01 eV
pl. vibráció
-
+
o diszperziós
Mindegyik energia kvantált! diszkrét energianívók
– H-kötés spontán kialakuló időleges dipól
+
indukált dipól
+
2 nagy elektronegativitású pillér atom (pl. O, N, ...) között
elektronállapotok (energianívók)
-
+
vibrációs nívók
(A rotációs nívók nincsenek feltüntetve!)
25
Halmazállapotok szilárd
folyékony
+
+
-
saját alak
+
-
-
m kg ρ V m3
taszító kölcsönhatás + mozgás
T
légnemű
saját térfogat
sűrűség (r):
vonzó kölcsönhatás
T
26
fajlagos térfogat (v):
v
1 r
m3 kg 27
28
7
Gázok
Mikroszkópikus leírás:
• •
Gáz erőtérben – barometrikus magasságformula:
rendezetlen erős, nagy szabadsági fokú mozgás
p
1 3 mv 2 kT 2 2 Makroszkópikus leírás:
• •
Termikus egyensúlyban:
?
p p0 e
mgh kT
p
Maxwell-Boltzmann- eloszlás
nincs saját térfogat és alak izotróp
h
p
levegő
p
p, V, , T
p
pV RT
h
(ideális gázra) 29
Boltzmann-eloszlás
Boltzmann-eloszlás alkalmazásai:
• • • • •
Részecskék megoszlása energianívók között termikus egyensúlyban (T = konstans): ni
i
n0
0
ni n0 e
ni n0 e
i 0 kT
kT
n0 e
30
• •
E
barometrikus magasságformula elektronok termikus emissziója fémekből koncentrációs elemek, Nernst-egyenlet kémiai reakciók egyensúlya, sebessége termikus ponthibák koncentrációja kristályokban, makromolekulákban félvezetők vezetőképessége ...
RT
E N A R k NA
31
Következő előadás: 4,5
32
8
