Принцип возрастания энтропии

Формы энергии: тепловая, химическая, механическая, электрическая

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии при ее превращениях

Первый закон термодинамики:- утверждение о невозможности вечного двигателя (первого рода)

Энтропия как мера беспорядка, хаоса в системе (например, системе молекул воздуха в комнате)

Изолированные ( нет взаимодействия, обмена с внешним миром ) и открытые системы ( есть такое взаимод-вие )

Изменение энтропии тел при теплообмене между телами:- тела открыты друг другу, т.е. с теплом идет и перекачка энтропии между ними, у остывающего энтропия падает, у нагревающегося растет

Энтропия открытой системы: есть входящий и выходящий потоки энтропии, т.е. возможно как уменьшение, так и увеличение энтропии в итоге

Энтропия закрытой (изолированной) системы:- нет входящего и выходящего потока энтропии,

сама же она может только НЕ УМЕНЬШАТЬСЯ (т.е. или сохраняется или растет)

Второй закон термодинамики как принцип возрастания энтропии в изолированных системах;

как принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному); как утверждение о невозможности вечного двигателя (второго рода); как принцип нарастания беспорядка и разрушения структур

Термодинамика жизни: добывание упорядоченности из окружающей среды, жизнь уменьшает энтропию

 

4-04. Закономерности самоорганизации. Универсальный эволюционизм
Синергетика — теория самоорганизации, Междисциплинарный характер синергетики

Самоорганизация в природных и социальных системах как самопроизвольное возникновение упорядоченных неравновесных структур в силу объективных законов природы и общества

Примеры самоорганизации в простейших системах: ячейки Бенара, реакция Белоусова-Жаботинского, спиральные волны

Необходимые условия самоорганизации: неравновесность и нелинейность системы

Признак неравновесности системы: протекание потоков вещества, энергии, заряда и т.д.

Диссипация (рассеяние) энергии в неравновесной системе: переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т. д.) в энергию неупорядоченных процессов, в итоге — в тепло.

Диссипативная структура — неравновесная упорядоченная структура, возникшая в результате самоорганизации

Пороговый характер явлений самоорганизации: -внезапность (скачком) проявления самоорганизации

Точка бифуркации:- момент кризиса, неопределенности в дальнейшем развитии системы, потеря её устойчивости и возможность выбора одного из нескольких направлений дальнейшего развития (как развилка на дороге – выбирай …)

Понижение энтропии системы и повышение энтропии окружающей среды при самоорганизации:- уменьшение энтропии внутри системы за счет роста энтропии снаружи её

Универсальный эволюционизм как научная программа современности, его принципы:

- всё существует в развитии;

- развитие как чередование медленных количественных и быстрых качественных изменений (бифуркаций);

- законы природы как принципы отбора допустимых состояний из всех мыслимых;

- фундаментальная и неустранимая роль случайности и неопределенности;

- непредсказуемость пути выхода из точки бифуркации (прошлое влияет на будущее, но не определяет его);

- устойчивость и надежность природных систем как результат их постоянного обновления

 

Панорама современного естествознания

Космология (мегамир)

Космология – наука о Вселенной в целом, ее строении, происхождении и эволюции

Космологические представления Аристотеля: шарообразная неоднородная Вселенная, в центре её Земля, все остальные небесные тела вращаются вокруг неё

Геоцентрическая система мира Птолемея:- продолжение идей Аристотеля

Гелиоцентрическая система мира Коперника:- в центре находится Солнце, а Земля и остальные планеты (кроме Луны) вращаются вокруг Солнца

Ньютоновская космология: безграничная, бесконечная, однородная и неизменная Вселенная

Общая теория относительности:- теоретическая основа современной научной космологии

Вселенная Эйнштейна: однородна, изотропна и равномерно заполнена материей, преимущественно в форме вещества

Космологическая модель Фридмана: Вселенная нестационарна (т.е. меняется, развивается)

Наблюдаемая однородность Вселенной в очень больших масштабах:- везде Вселенная одинакова

Наблюдательное подтверждение нестационарности Вселенной: красное смещение в спектрах галактик, возникающее благодаря эффекту Доплера при их удалении от наблюдателя (разбегание галактик)

Закон Хаббла: скорость разбегания галактик пропорциональна расстоянию до них

Возраст Вселенной —время, прошедшее с момента начала расширения, современные оценки (12–15 млрд. лет)

Понятие о космологической сингулярности:- начальная точка, из которой родилась Вселенная, в ней были бесконечно большие плотность вещества температура

5-02.Общая космогония (структуры мегамира)

Космогония — наука о происхождении и развитии космических тел и их систем

Основной космогонический сценарий: гравитационная конденсация рассеянного вещества

Основные методы звёздной космогонии:

- построение теоретических моделей строения и эволюции звёзд

- наблюдение большого числа звёзд, находящихся на разных стадиях эволюции

Процессы, обеспечивающие свечение звёзд: гравитационное сжатие, термоядерный синтез, охлаждение горячих недр

Основные характеристики звёзд: спектр излучения, температура поверхности, светимость, размер, масса

Диаграмма Герцшпрунга—Рессела, основные области на ней:(это диаграмма эволюции звезд в их жизни)

- главная последовательность, - гиганты и сверхгиганты,- белые карлики

Основные этапы эволюции звезды:

- гравитационное сжатие (протозвезда)

- термоядерное «горение» водорода (звезда главной последовательности)

- потеря устойчивости после исчерпания запасов водорода в центре звезды (раздувание и сбрасывание внешних слоёв, гравитационный коллапс, вспышка Сверхновой)

Конечные стадии эволюции звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры

Солнце – нормальная звезда главной последовательности, его возраст около 7 млрд лет

Солнечное излучение, солнечный ветер:- потоки элементарных частиц и света от Солнца

Происхождение химических элементов:- синтезируются в недрах звезд и при взрывах сверхновых звезд

 

5-03. Происхождение Солнечной системы

Состав Солнечной системы: планеты, карликовые планеты, астероиды, кометы, метеороиды

Основные особенности устройства Солнечной системы:

- подавляющая часть массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце, а не в планетах

- подавляющая часть количества вращательного движения (момента импульса) Солнечной системы принадлежит планетам, а не Солнцу

- орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости (плоскости эклиптики), совпадающей с плоскостью солнечного экватора

- все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении («прямом»)

- большинство планет вращается вокруг своих осей в том же направлении («прямом»)

- ближайшие к Солнцу планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) —небольшие, каменистые

- более удалённые планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) — большие, содержащие много лёгких летучих веществ

Гипотеза Канта – Лапласа о происхождении Солнечной системы (гравитационное сжатие вращающейся туманности)

Современные представления о формировании Солнечной системы: сложном комплексе разнообразных процессов (не так “просто”, как думали Кант и Лаплас)

 

Геологическая эволюция

Магнитное поле Земли, его роль для жизни на планете: защита Земли от космической радиации

Внутреннее строение Земли (ядро внутреннее и внешнее, мантия, земная кора ), методы исследования (сейсморазведка)

Формирование прото-Земли из планетезималей (пыль и камни вокруг Солнца):- гравитационное сжатие Земли, разогрев при этом, и начало дифференциации (расслоение на ядро, мантию и земную кору)

Эволюция земной коры: тектоника литосферных плит, их движение по поверхности Земли

Возраст Земли ( 4,5 млрд лет ), методы его оценки (радиометрия земных горных пород и метеоритов)

Возникновение океанов и атмосферы:- выбросы газов и паров воды из вулканов и трещин земной коры

Атмосфера Земли, ее структура (тропосфера, стратосфера, ионосфера ) и химический состав (80% азота, около 20% кислорода и около 1% всех остальных газов, в том числе и углекислого)