Ii . Естественнонаучные концепции неживой природы

 

Атомизм – философское учение о дискретном строении материи из атомов.

Вещество – это форма материи, в которой она проявляется в виде частиц, имеющих массу (покоя). Эта форма существует на разных уровнях: элементарные частицы, атомы и ядра, молекулы, макротела (твердые, жидкие, газообразные) и т.д.

Естественная радиоактивность – это самопроизвольное, спонтанное превращение ядер с испусканием радиоактивных излучений трех видов – альфа, бета и гамма.

Элементарные частицы – большая группа мельчайших частиц материи, которые не являются атомами или ядрами. Общее число ЭЧ, известных к настоящему времени, приближается к 400. В зависимости от времени жизни ЭЧ делятся на следующие типы:

а) стабильные: электрон (t ~ 5·10²¹ лет), протон (t ~ 5·10³¹ лет), фотон и нейтрино;

б) квазистабильные – частицы, распадающиеся при слабых взаимодействиях: нейтрон (t ~ 15 мин: );

в) нестабильные (резонансы) – элементарные частицы, распадающиеся при сильных взаимодействиях (t ~ 5·10^–23 с).

Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

Агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное). Агрегатное состояние макротел зависит от величины и характера межмолекулярных сил взаимодействия частиц вещества: притяжения или отталкивания.

В зависимости от расстояния между составляющими их частицами и силами взаимодействия между ними все вещества могут находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком, газообразном. Переход их жидкой фазы в газообразную – испарение, обратный переход – конденсация. Переход из твердой фазы в газообразную – возгонка, обратный переход – сублимацией. Переход из твердой фазы в жидкую – плавление, обратный – кристаллизация. Такие превращения веществ называют фазовыми переходами первого рода: они сопровождаются изменениями объема и плотности, а также поглощением или выделением тепла. При испарении, плавлении и возгонке теплота поглощается, при других превращениях – выделяется.

Химическая реакция – это взаимодействие веществ при их контакте, которое реализуется путем смешивания реагентов. Смеси могут быть гетерогенными, когда частицы веществ разного агрегатного состояния не растворены друг в друге, и гомогенными, когда смесь представляет собой однородную систему, называемую раствором. В истинных жидких растворах частицы имеют размеры атомов или молекул.

Ядерная реакция – это превращение атомного ядра при его взаимодействии с элементарными частицами или другими ядрами.

Объекты неживой природы имеют три уровня сложности:

· объекты микромира (ядра, атомы, молекулы);

· объекты макромира (твердые, жидкие и газообразные тела);

· объекты мегамира (планеты, звезды, галактики, Вселенная).

Сила взаимодействия – это векторная (направленная) величина воздействия на данное тело со стороны других тел или силовых полей

Основные (фундаментальные) взаимодействия в природе – гравитационное, электромагнитное, сильное (ядерное) и слабое.

Однородность пространства – характеристика, означающая, что перенос объекта в пространстве не влияет на характер протекания процессов в нем, т.е. любая точка в пространстве физически равноценна.

Однородность времени – неразличимость всех моментов времени для свободных объектов; если объекты не взаимодействуют с окружающей средой, то для них все моменты времени физически равноценны и любой можно принять за начальный.

Изотропность пространства – одинаковость свойств пространства по всем направлениям.

Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.

В соответствии с I законом динамики (Ньютона) имеются особые системы отсчета, в которых свободное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, называемые инерциальными (ИСО). Все физические процессы протекают одинаково только в инерциальных системах отсчета. Абсолютно инерциальных систем в природе не существует, поскольку все тела отсчета движутся. В естествознании инерциальными считаются:

· геоцентрические ИСО, связанные с Землей;

· гелиоцентрические ИСО, связанные с Солнцем.

Система отсчета является неинерциальной, если она движется с ускорением относительно выбранной ИСО.

Континуум – совокупность огромного числа частиц (N ~ 10²⁵) – атомов, молекул, ионов, – одинаковых в физическом и математическом отношении, обладающих текучестью, т.е. легкоподвижностью во всех направлениях. Континуумы – это сплошные текучие среды (СТС).

Энергия (в переводе с греческого означает «действие») характеризует потенциальную возможность системы совершать работу, которая производится под действием силы

Тепловой двигатель – это периодически (циклически) действующая машина, совершающая работу за счет получаемой теплоты

Принцип наименьшей энергии: в результате любых взаимодействий система стремится к состоянию с наименьшей возможной энергией, т. е. чем меньше потенциальная энергия системы, тем устойчивее ее состояние.

Физическая величина – особенность, свойство, общее в качественном отношении для многих физических явлений, объектов, физических систем, их состояний и т.п., но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Материя – философская категория для обозначения объективной реальности, отображаемой нашими ощущениями и существующей независимо от них. В классическом естествознании различают два вида материи – вещество и поле; современные представления дают основание для выделения третьего вида материи – физического вакуума.

Поле определяется через силы, действующие на некоторый пробный объект (заряд, массу), помещенный в данную точку пространства.

Вакуум – состояние газа, когда длина пробега молекул между последовательными столкновениями становится меньше характерных размеров сосуда, т.е. возможна передача энергии не от молекулы к молекуле, а от одной стенки сосуда к другой.

Термодинамика – наука о наиболее общих свойствах макроскопических физических систем, находящихся в состоянии равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями. Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов (начал), которые являются обобщением наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел.

Второе начало термодинамики – один из основных законов природы, который определяет необратимость всех реальных физических процессов. Впервые сформулирован С. Карно в 1824 г. и нашел выражение в теореме: КПД любого двигателя не превосходит величины, которая определяется разностью температур нагревателя и холодильника. Л. Больцман в 1890-е гг. придал второму началу обобщенную форму, распространив его на все возможные явления: «Все естественные процессы являются переходом от менее вероятных состояний к более вероятным». Мерой вероятности состояния системы, или степени ее беспорядка, является специальная физическая функция – энтропия. В любой замкнутой системе беспорядок, или энтропия, всегда возрастает со временем.

Энтропия – количественная мера необратимости процессов во времени; является основным свойством природы. Необратимые потери энергии (диссипация) становятся весьма важным фактором процессов, и следует применять специальные методы их учета. Сами эти потери становятся одним из определяющих факторов процесса – с точки зрения экономики, экологии и организации производства.

Стохастичность – свойство полностью детерминированной нелинейной системы, состоящее в возникновении в ней нерегулярных колебаний, которые внешне не отличимы от случайных процессов.

Самоорганизация – процесс самопроизвольного формирования регулярных структур в системах, которые имеют выходы и входы для поступления извне энергии, вещества или информации и характеризуются нелинейными обратными связями.

Синергетика – наука, изучающая эволюцию и самоорганизацию систем открытого типа с нелинейными обратными связями.

Геосфера – оболочка Земли, приблизительно симметричная относительно центра и состоящая в основном из вещества, находящегося в одном из физических состояний. Главными геосферами Земли являются: экзосфера, ионосфера, мезосфера, стратосфера, тропосфера, гидросфера, земная кора, мантия, ядро. По проявлениям физических полей выделяют сейсмосферу, геоэлектромагнитосферу, геогравиосферу и др.

Физические силовые поля Земли: гравитационное, сейсмическое, магнитное, тепловое.

Звезда – это гравитационно связанное космическое тело, в котором в значительных масштабах происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий.

Солнечный ветер – поток плазмы, непрерывно исходящий от Солнца во все стороны.