Контрольная работа по концепции современного естествознания

Федеральное агенство по образованию

Государственное и муниципальное  учреждение

Высшего профессионального  образования

“Омский государственный  технический университет”

 

                                                                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашняя работа

по дисциплине

 

 

Концепции современного естествознания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 2курса.

Ускова Анна Владимировна.

Группа – 248.

Специальность 080504 ФЗДО

“Государственное и

Муниципальное управление”.

Проверил: Даньшина. В. В

Дата ________ Подпись_______

                                                                 

 

 

Омск – 2009

13.Структура естествознания. Место естествознания в обществе.

 

Структуру естественного естествознания  можно изобразить с помощью схемы.

 

                       

 

 

Из этой схемы видно, что химия имеет своим основанием физику, при этом сама является основанием для биологии и психологии. Психология занимает высшее место, но вместе с тем циклически замыкается с исходной наукой всей цепи – физикой. Цикличность – это свойство, присущее самой природе. Всем известен круговорот  веществ в природе. Каждые сутки ночь сменяется днем, и каждый год наступает весна. Растения, умирая, оставляют  на Земле семена, из которых  затем появляется новая жизнь. И все повторяется сначала. Поэтому нет ничего удивительного  в том, что все естественные науки, имеющие общий объект исследования – природу, тоже обладают цикличностью.

 

 

 

Место естествознания в обществе.

 

Естествознание находится между техническими и гуманитарными дисциплинами. Поэтому его место в обществе можно представить следующей схемой:

 

Идеология        философия       естествознание      техника       производство  

 

Согласно  схеме, естествознание тесно связано  и с философией, из недр которой оно вышло. Естественнонаучные открытия служат реальной почвой для философского обобщения. Но и философия необходима естествознанию, т.к. ученые без философского мышления не смогут  выработать научную теорию (гипотезу). От уровня  мировоззрения зависит идеология в государстве, регионе, на предприятии. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58.Основные начала термодинамики. Термодинамика, определение. Работа. Теплота.

 

Развивающая промышленность в начале 19в., требовала повышения  технических возможностей тепловых машин, разработки новых методов  получения полезной работы с использованием теплоты. Началось формирование новой  науки.

Термодинамика – это наука о тепловых явлениях, в которых не учитывается молекулярное строение тел.

В  основе термодинамики  лежит феноменологический подход к  изучению объектов и процессов («феномен» - явление), то есть они рассматриваются  как единое целое, без проникновения  в них атомно-молекулярную структуру. Используемые для описания параметры  могут быть определены только для  макрообъектов. В термодинамики тепловые явления описываются с помощью величин, регистрируемых  приборами, не реагирующими на воздействие отдельных молекул(термометр, манометр).Все законы термодинамики относятся к телам, число молекул которых огромно. Такие тела называются макроскопическими, они образуют макросистемы, например: газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень и т.д.

Термодинамика возникла как  наука, изучающая взаимные превращения  теплоты и работы в тепловых двигателях. Современная термодинамика охватывает практически все явления природы, сопровождающиеся взаимными превращениями  различных форм энергии: тепловой, электрической, химической, механической и др., - то есть все, с чем человек сталкивается в своей деятельности.

 

 

 

Энергия от одних тел к  другим передается в двух формах: в  форме работы теплоты.

Работа – перенос энергии движущейся материей. При расширении тела работу можно определить по формуле:

dA = p×dV.

При сжатии тела dA = -p×dV.

Теплота – количество энергии, переданной от одного тела к другому в процессе теплопередачи.

Термодинамика, в отличие  от других естественных наук, построена  логично. В ее основе лежат три  основных фундаментальных закона, которые  являются итогом обобщения практического  опыта человечества.

Первое начало термодинамики  представляет собой закон сохранения и превращения энергии применительно  к макросистемам:

количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение  ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами

Q = U + A',

где Q – количество теплоты; U – внутренняя энергия; А' – работа, которую совершает система над внешними телами.

Современная жизнь человека невозможна без использования самых  разнообразных машин, основным свойством  которых является их способность  совершать работу. Любая машина может совершать работу над внешними телами только за счет получения извне количества теплоты Q или уменьшения своей внутренней энергии U.

 

 

 

 

 

16.Особенности подготовительного периода в истории развития естествознания.

 

          Эпоха средних веков характеризовалась  в Европе закатом классической  греческой культуры и резким  усилением влияния церкви на  всю духовную жизнь общества. Наука стала придатком теологии. Вместо естественных наук развивались  астрология, алхимия, магия, кабалистика  чисел. Медленно шло накопление  новых фактов.

Особую роль в развитии естествознании в средние века сыграли  мыслители арабско-мусульманского мира. Аль-Хорезми Мухаммед бен Муса (787-ок.850) написал труды по астрономии и географии. Его осново-полагающие трактаты по арифметике и алгебре  оказали большое влияние на развитие математики в Западной Европе.

Ученый-энциклопедист Бируни(973-ок.1050) написал на арабском языке труды  по истории Индии, математике, астрономии, географии, физике, медицине, геологии и др. Впервые высказал мысль о  движении Земли вокруг Солнца, предложил  тригонометрический метод  определения  географических широт, определил удельный вес многих минералов, рассчитал  длину окружности Земли.

Авиценна (Ибн Синна) (ок. 980-1037), ученый, философ, врач, в философии  продолжал традиции восточного аристотелизма, отчасти неоплатонизма. Основные философские  сочинения («Книга исцеления», «Книга указаний и наставлений») содержат также естественнонаучные воззрения. Его книга «Канон врачебной науки», переведенная на многие языки, оказала  большое влияние на развитие медицины в Европе.

Персидский и таджикский поэт, математик и философ Омар Хайям(ок.1048-ок.1123) в математических трудах дал изложение решения  уравнения до 3-й степени включительно. В 1079 г. Провел реформу календаря, которая  стала возможной благодаря его  астрономическим наблюдениям. Всемирно известны его философские четверостишия  – рубаи. Они проникнуты пафосом  свободы личности, полны глубокого  философского смысла.

Улугбек Мухаммед Трагай(1394-1449), государственный деятель, ученый, просветитель, построил обсерваторию. Главный труд, - «Новые астрономические таблицы» - содержит изложение теоретических  основ астрономии и каталог положений 1018 звезд, определенных с большой  точностью при помощи тригонометрии.

Арабские мыслители сохранили  связь с античной философией и  наукой, в первую очередь с учением  Аристотеля.

 

 

 

 

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61.Статистический смысл второго начала термодинамики.

Энтропия и вероятность.

 

Второе начало термодинамики  указывает на то обстоятельство, что  вследствие необратимого характера  протекания процесса в термодинамических  системах они не могут быть управляемыми до конца.                               

Однако второе начало термодинамики  справедливо для системы с  большой совокупностью частиц. На это обстоятельство особо обращал  внимание Демон Максвелл, говоря о  том, что в системах с малым  количеством объектов следствием статистических законов должно стать нарушение  второго начала термодинамики. И  если бы имелось такое существо, которое обладало бы способностью видеть, следить за каждой молекулой, отбирать отдельные молекулы, то оно бы могло  нарушить закон возрастания энтропии. Так, если бы это существо отбирало бы самые быстрые молекулы и перекладывало  их во второй сосуд, то в первом сосуде газ охлаждался бы, а во втором нагревался. Так что с помощью демона Максвелла  можно было бы нагревать газ во втором сосуде без расхода энергии, просто за счет умелого разделения молекул газа на две части.

Все естественные процессы протекают в сторону увеличения энтропии

dS ≥ Q/T

Q – количество теплоты

Т – температура протекания процесса

S – энтропия – этропия это та часть энергетической  системы, которую невозможно из нее извлечь.

Физический смысл энтропии: энтропия является количественной мерой  беспорядка.

 

 

 

 

 

Свойства энтропии:

1.Энтропия изолированной  системы возрастает.

2.Энтропия системы находящейся  в равновесии максимальна.

3.Энтропия процесса определяется  по следствию.

 

Следствия второго начала термодинамики.

Ограниченность  второго начала «снизу».

В микромире  второй  закон  термодинамики не выполняется, т.е. 2 закон ограничен малыми размерами  частиц.

Стрела времени

Из второго начала вытекает явление необратимости процесса.                 С необратимостью процесса связано направление времени в макросистеме. В макроскопическом мире понятия прошлого, настоящего и будущего складываются под действием второго  начала термодинамики, описывающего необратимые процессы, в которых принимает участие огромное число частиц.

Четкая последовательность событий и привычная направленность времени приводят к очевидным  аксиомам:

• время движется от прошлого к будущему;
• момент «теперь» есть настоящее время, отделяющее прошлое от будущего;
• прошлое никогда не возвращается;
• мы не можем изменить прошлое, но можем изменить будущее;
• мы можем иметь протоколы прошлого, но не будущего.

 Иначе говоря, во всех явлениях, с которыми нам приходится  иметь дело, будь то явления  в области макроскопической физики, химии, биологии, гуманитарных наук, будущее и прошлое играют различные  роли.

Существование стрелы времени здесь  очевидно.

 

 

 

 

 

Ограниченность второго  начала термодинамики «сверху»

 

• Второе начало термодинамики (закон возрастания энтропии) получено путём обобщения опытных фактов, относящихся к ограниченным макросистемам. Распространение второго начала на всю Вселенную есть далёкая экстраполяция, для которой нет оснований.
• Вселенная (или, по крайней мере, доступная нашим наблюдениям её часть) не является изолированной системой. Современная космология           (А. Фридман, 1922; Э. Хаббл, 1929) исходит из представлений о неоднородной, нестационарной, расширяющейся Вселенной, отдельные части которой находятся между собой во взаимодействии.
• В случае систем галактических и тем более межгалактических размеров определяющую роль в их временной эволюции начинают играть дальнодействующие гравитационные силы взаимодействия между частицами. Это приводит, во-первых, к тому, что в таких системах возникают большие флуктуации и отсутствует самоненарушаемость равновесных состояний;  во-вторых, энергия взаимодействия макроскопических частей системы становится сравнимой с их внутренними энергиями, так что система в целом не является термодинамической.

Таким образом, невыполнение исходных положений термодинамики и её второго начала о неуклонном возрастании  энтропии в системах галактических  масштабов показывает нам верхнюю  границу применимости классической термодинамики: термодинамика неприменима  к достаточно большим участкам Вселенной  и тем более ко всей Вселенной  как целому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32.Эволюция Галактики,  строение Галактики  «Млечный  путь»

 

Вначале Галактика представляла собой медленно вращающееся газовое  об-лако, размеры которого в десятки  раз больше современных. Под действием  соб-ственной гравитации облако сжималось (или коллапсировало), так что  центро-бежная сила и газовое давление не могли противостоять этому. В  ходе коллапса рождались первые звезды, унаследовавшие радиальное движение газа к центру системы, поэтому их орбиты сильно вытянулись, и эксцентриситет (смещение относительно центра) их орбит  сразу был велик. Старые звезды почти  равномерно занимают сферический объем  с увеличивающейся концентрацией  к центру.

Из-за сохранения углового момента  при сжатии облака скорость вращения возрастала. Возросшие центробежные силы прекратили сжатие поперек оси  вращения, но вдоль оси оно продолжалось. Так сформировался тонкий газовый  диск, а родившиеся в нем более  молодые звезды образовали вращающуюся  дисковую подсистему.