- •1. Общие представления о материальном мире с позиции енкм:
- •2. Научный метод окружающего мира. Методы освоения, накопления и распространения достижений енкм в практике:
- •3. Основные сведения об измерении величин в естественных науках:
- •4. Научные картины мира и их суть:
- •5.Механическая картина мира:
- •6. Электромагнитная картина мира:
- •7.Формирование снкм, ее пренципиальные особенности:
- •10. Порядок и беспорядок в природе. Энергия и энтропия:
- •8.Корпускулярная и континуальная конценпция описания природы:
- •9.Фундаментальные представления сенкм:
- •11. Структурные уровни организации материи. Микро, макро и мегамиры:
- •12. Пространство и время. Фундаментальные законы енкм:
- •13. Взаимодействие и его виды. Близкодействие, дальнодействие:
- •14. Законы сохранения и их проявление в различных областях естествознаниях:
- •15. Измерения в науке и технике и обработка результатов измерений:
- •16. Принципы относительности Галилея и Энштейна:
- •17. Принципы неопределенности и дополнителльности:
- •18. Принцип суперпозиции и его проявления. Принципы симметрия:
- •19. Динамические и статистические закономерности в природе. Понятия состояния:
- •20. Фундаментальные законы природы для объяснения сложных многоатомных систем, включая биологические объекты. Понятие о точках бифуркации:
- •21. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах:
- •22. Термодинамика в закрытых систем:
- •23. Принцип возрастания энтропии. Открытые системы и неравновесная термодинамика:
- •24. Предмет познания химической науки. Химические процессы. Реакционная способность веществ:
- •25. Методы и концепции познания в химии. Самоорганизация и эволюция химических систем:
- •26. Модели происхождения вселенной. Звездные системы и их характеристика:
- •27. Солнечная система, ее происхождение и эволюция:
- •28. Внутреннее строение и история геологического развития Земли:
- •29. Литосфера как абиотическая основа жизни:
- •30. Экологические функции литосферы: ресурсная, геодинамическая, геофизико-геохимическая. Естественнонаучные проблемы сохранения окружающей среды:
- •31. Особенности биологического уровня организации материи. Клетка и ее функции:
- •32. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем:
- •33. Циклические процессы жизнедеятельности как колебательный процесс:
- •34. Многообразие живых организмов-основа организации и устойчивости биосферы:
- •35. Естественнонаучные гипотизы происхождения жизни:
- •36. Современные гипотизы происхождения человека:
- •37. Генетика и эволюция биосферы:
- •38. Человек: физиология, эмоции, здоровье, творчество, работоспособность, воспитание:
- •39. Человек, биосфера и космические циклы. Биосфера и ее влияние на жизнедеятельность:
- •40. Ноосфера. Биоэтика:
- •41. Самоорганизация в неживой природе:
- •42. Самоорганизация в живой природе:
- •43. Принципы современного эволюционизма:
21. Законы сохранения энергии в макроскопических процессах:
Когда мы говорим о сохранении энергии в макроскопических процессах, прежде всего имеем в виду механическую, тепловую и внутреннюю энергии, которые зависят от термодинамического состояния. Следует отметить, что для макроскопических систем энергия не является непосредственно измеряемой величиной.Термодинамика позволяет с точностью до некоторой неопределенной постоянной вычислить эту величину из опытных данных. Для этого следует учесть теплообмен системы с окружающей средой и измерить работу, совершаемую системой.
Наиболее важные положения, на которых строится закон сохранения энергии в макроскопических процессах:
Энергия – единая мера различных форм движения материи. Механическая энергия и тепловая энергия – только две из многих форм энергии. Все, что может быть превращено в какую-либо из этих форм, тоже форма энергии.
Возможны два качественно различных способа передачи энергии от одного макроскопического тела к другому – в форме работы и в форме теплоты (путем теплообмена). Макроскопическое тело рассматривается при этом как огромная совокупность микрочастиц. При взаимодействии незначительного числа отдельных микрочастиц эти понятия неприменимы.
Изменение энергии тела, осуществленное первым способом, называют работой, совершаемой над этим телом. Передача энергии в форме работы производится в процессе силового взаимодействия тел. Работа, совершаемая над телом, может пойти на увеличение любого вида энергии. Понятие работы связано с упорядоченным движением.
Передача энергии путем теплообмена между телами обусловлена различием температур этих тел. Энергия, получаемая телом в форме теплоты, может непосредственно пойти только на увеличение его внутренней энергии. Понятие теплоты связано с неупорядоченным, хаотическим движением.
Формулировки закона сохранения и превращения энергии:
– энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую;
– при любых процессах, происходящих в замкнутой системе, ее полная энергия не изменяется.
Экспериментальная проверка этого закона связана с именами многих ученых. Гесс (1840) количественно исследовал для разных реакций переходы химической энергии в тепловую. Независимо друг от друга Джоуль (1841) и Ленц (1842) дали формулировку закона сохранения и превращения энергии для случая перехода электрической энергии в тепловую: количество теплоты, выделяемое током в проводнике, пропорционально силе тока, времени его прохождения и падению напряжения. Майер (1842) впервые высказал принцип эквивалентного взаимопревращения теплоты и работы. Для доказательства этого принципа решающее значение имели опыты Джоуля (1843), измерившего механический эквивалент теплоты, и исследования Гельмгольца "О сохранении силы" (1847).
Первый закон (начало) термодинамики
Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии применительно к тепловым процессам. Этот закон утверждает:
– невозможно создать вечный двигатель первого рода, который бы производил работу без подведения энергии;
– тепловая энергия, подведенная к замкнутой системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии и работу против внешних сил.
Согласно первому закону термодинамики, могут протекать только такие процессы, при которых полная энергия системы остается постоянной. Например, полное превращение тепловой энергии в механическую не связано с нарушением первого закона термодинамики, но тем не менее оно невозможно. Второй закон термодинамики еще больше ограничивает возможности процессов превращения.
Второй закон (начало) термодинамики
Второй закон термодинамики утверждает:
– не может быть создан вечный двигатель второго рода, который бы производил работу за счет тепла окружающей среды, без каких-либо изменений в окружающих телах;
– в природе не может быть процессов, единственным результатом которых было бы превращение теплоты в работу;
– во всех явлениях природы теплота сама переходит от более нагретых тел к менее нагретым телам.
Работу всегда можно превратить в эквивалентное ей тепло (вспомните, как наши предки добывали огонь трением). В то же время тепло в эквивалентную ему работу полностью превратить нельзя. Другими словами, неупорядоченную форму энергии невозможно полностью перевести в упорядоченную.