|
|
ОглавлениеГлава 1.3. Основные исторические этапы развития естествознания Раздел 2. Концепции классической науки. Глава 2.1. Механическая физическая картина мира Глава 2.2. Электромагнитная картина мира Глава 2.3. Классические концепции энергии и времени Раздел 3. Концепции неклассической науки. Глава 3.1. Теория относительности Глава 3.2. Современное естествознание о физической реальности и силах взаимодействия в природе Глава 3.3. Современные концепции происхождения Вселенной Глава 4.2. Биосфера, климат и строение Земли Глава 4.3. Живые системы и их особенности Глава 4.4. Основные концепции происхождения жизни и человека Глава 4.5. Человек, его будущее в свете достижений современного естествознания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 2.3. КЛАССИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭНЕРГИИ И ВРЕМЕНИОсновные понятия: энергия, энтропия, негэнтропия, диссипация, классическая и современная термодинамика, физический смысл времени, обратимые и необратимые термодинамические процессы, космологические следствия второго начала классической термодинамики 2.3.1. Классическая термодинамикаЭнергия является основным понятием этой теории, созданной в 60-х годах XIX в. Возникновение классической термодинамики связано с исследованием следующих проблем: 1. Поиск механического эквивалента теплоты, т. е. попытка представить теплоту как результат механического движения частиц, из которых состоят твердые тела, жидкости и газы. Эта проблема возникла еще в XVII—XVIII вв., но решение ее было найдено только в конце XIX в. 2. Изучение тепловых процессов в машинах, создаваемых промышленностью конца XVIII в. и первой половины XIX в. Речь идет уже не только о паровых машинах, но и электрических. 3. Исследование обмена веществ, теплообмена в организмах. В первой половине XIX в. возникла органическая химия, которая использовала знания неорганической химии о теплообмене при химических реакциях. Немецкий физиолог М. Рубнер (1854—1932) применил законы классической термодинамики к изучению теплообмена в микроорганизмах. 4. Проблемы наблюдательной астрономии, интересовавшейся рассеянием тепла в космосе. Ученые, которые занимались этими проблемами, не только жили в разные времена и в разных странах, но и не работали по определенной единой программе, как это делается в современной науке. Поэтому имне всегда было ясно, кто первым из них достиг значительного результата в решении проблем, о которых говорилось выше. Например, немецкий судовой врач Ю. Майер (1814—1878) был убежден в том, что он первым установил механический эквивалент теплоты, а не английский физик Дж. Джоуль (1819—1888). Далее, во многих учебниках по истории химии начала XX в. развитие атомистической концепции в химии обычно связывалось с именем английского химика Дж. Дальтона (1766—1844), тогда как за 67 лет до появления его работы по химии эта концепция уже была представлена в работах М. Ломоносова. Изучение вышеуказанных проблем привело к введению в науку нового физического понятия — термодинамической системы. Это система живых или неживых тел, частиц или молекул, состояние которой определяется значением ее термодинамических параметров (температура, плотность и другие). Например, вода при изменении ее термодинамических параметров может перейти в состояние льда и пара. Понятие термодинамической системы является обобщением двух идей: а) идеи о строении всего существующего из атомов (твердое тело, газ, жидкость) и б) результатов изучения так называемого броуновского движения. Оно было открыто в 1827 г. английским учителем ботаники Р. Броуном (1773—1853). Речь идет о беспорядочном движении мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, под действием еще меньших частиц жидкости или газа. Изучение этого движения показало, что охлаждение окружающей среды этих частиц (газ, жидкость) приводило к уменьшению скорости взвешенных частиц, увеличение температуры среды вело к увеличению интенсивности их движения. Эти наблюдения опровергали представление о тепле как невидимой физической сущности, переходящей от одного тела к другому, и подтверждали другую точку зрения — о корпускулярном строении вещества. Эта точка зрения была высказана М. Ломоносовым в работе «Размышления о причинах теплоты и стужи» (1745), согласно которой тепло возникает в результате трения корпускул (частиц), из которых состоят все физические тела (твердые, жидкие, газообразные). Он утверждал, что эти частицы шарообразны и вращаются вокруг собственной оси. М. Ломоносову были уже известны два явления, физическая суть которых была в дальнейшем выражена другими исследователями в форме законов: закон сохранения массы, закон сохранения количества тепла при разложении и соединении в химических реакциях. Как оказалось впоследствии, идеи М. Ломоносова были известны Дж. Джоулю, у которого корпускулы (частицы) обладали еще колебательным движением. 2.3.2. ЭнергияТермин «энергия» в буквальном переводе с древнегреческого языка означает деятельный. Считается, что в язык науки он введен англичанином Я. Юнгом (1733—1829), одним из основоположников волновой теории света, автором гипотезы о поперечности световых волн и формулировки принципа интерференции (1801). Однако широкое распространение этого термина в языке науки связывают с именем другого английского физика, У. Томсона (1824—1907), больше известного под именем У. Кельвин. Сприсуждением в 1892 г. ему титула барона за заслуги в развитии мировой и английской науки он стал именовать себя Кельвином (название реки перед его домом). Дж. Дж. Томсон (1856—1940) — родной сын У. Кельвина — также является выдающимся физиком: дважды лауреат Нобелевской премии, открыл электрон (1897), измерил его заряд (1898), построил в 1903 г. первую модель атома. У. Кельвин разработал абсолютную шкалу температуры, открыл ряд физических эффектов, носящих его имя, и исследовал проблему рассеяния (диссипации) энергии в связи с изучением вопросов устройства Вселенной на энергетическом уровне. Со времени создания Г. Галилеем, в начале XVII в., термометра было предложено несколько шкал температур. Связь между абсолютной температурой по Кельвину (Т) с температурой по шкале Цельсия (t) проводится по формуле: Т = 273,16 + t; t = T — 273,16. В каждой из этих шкал была нулевая точка температуры, но в шкале Кельвина эта точка имела уже энергетический смысл. Шкала Г. Д. Фаренгейта (1686—1736). В этой шкале 0° — температура смеси льда, талой воды и поваренной соли, 32°F — это точка таяния льда, 92°F — температура человеческого тела. Шкала шведского астронома, врача Андреса Цельса (1701—1744) была создана в 1742 г. В ней 0° — температура кипения воды при нормальном давлении, 100° — температура таяния льда. Шведский биолог К. Линей (1707—1788) переставил эти точки в обратном порядке и получил шкалу, которую называют шкалой Цельсия (С). Внимание! Авторские права на книгу "Концепции современного естествознания" (Лихин А.Ф.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
