Второй закон термодинамики и невозможность создания вечного двигателя второго рода.

Согласно первому закону термодинамики, могут протекать только такие процессы, при которых полная энергия системы остается постоянной. Например, превращение тепловой энергии полностью 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 термодинамики утверждает, что не может быть создан вечный двигатель второго рода, который бы производил работу за счет тепла окружающей среды, без каких-либо изменений в окружающих телах. То есть в природе не может быть процессов, единственным результатом которых было бы превращение теплоты в работу. Этот закон утверждает, что во всех явлениях природы теплота сама переходит от более нагретых тел к менее нагретым. Если система замкнута и невозможны никакие ее самопроизвольные превращения, то энтропия достигает максимума. Состояние с наибольшей энтропией соответствует статическому равновесию. Энтропия является мерой вероятности осуществления данного термодинамического состояния или мерой отклонения системы от статического равновесия.

Второй закон термодинамики можно сформулировать как закон, согласно которому энтропия теплоизолированной системы будет увеличиваться при необратимых процессах или оставаться постоянной, если процессы обратимы. Это положение касается только изолированных систем.

Второй закон термодинамики говорит о том, что в замкнутой системе при отсутствии каких-либо процессов не может сама по себе возникнуть разность температур, т.е. теплота не может самопроизвольно перейти от более холодных частей к более горячим.

Согласно второму закону термодинамики, любые замкнутые системы должны перейти в более вероятное состояние, характеризуемое термодинамическим равновесием с наименьшей свободной энергией и с наибольшей величиной энтропии. Поэтому явление спонтанного (самопроизвольного) перехода вещества из симметричного состояния в асимметричное, сопровождаемое повышением упорядоченности и энергетического уровня системы и понижением ее энтропии, кажется просто нереальным. Однако трудности термодинамического характера в вопросе происхождения жизни до сих пор не определены. Решения пока нет.

Существует точка зрения, что второй закон термодинамики не применим к живым системам, так как они не являются замкнутыми системами. Живые системы — это открытые системы. Энтропия живых молекул весьма низка и имеет тенденцию к понижению. Этот факт сегодня является общепризнанным, а ее асимметрия не есть состояние нарушения равновесия, отсутствия структурности или беспорядка, а есть состояние динамического равновесия и упорядоченности, более сложной структурности и более высокого энергетического уровня. Это то самое крайне маловероятное состояние, которое заставляет усомниться в абсолютности знания. Возрастание энтропии и говорит о необходимости поиска новой физической теории или биологической закономерности, описывающей это состояние.

 

5.Чтобы в системе могла происходить самоорганизация, необходимо, чтобы эта система была …

Ответ обоснуйте:

а - линейной;

б -слабо неравновесной;

в -равновесной;

г - сильно неравновесной

Необходимыми условиями самоорганизации в любой системе служат:

1) неравновесность системы, выражающаяся в протекании через систему потоков вещества, энергии, электрического заряда, денег, товаров, людей, идей и так далее;

2) достижение определенной достаточно высокой степени неравновесности;

3) нелинейность системы, то есть ее способность качественно изменять свое поведение при количественном изменении параметров самой системы или внешнего воздействия на нее.

6.Ритмы фундаментальной материи, космических систем. Земные ритмы

Солнечные ритмы. Ритмы солнечной активности

 

Ритмичность — оcновная характеристика движения небесных тел, и чередованию этих ритмов, безусловно, подчинено все живое на Земле. Солнечные ритмы выражаются в годичных циклах — сменах времен года и в суточных циклах — сменах дня и ночи. Солнечным годичным циклом определяется сезонная ритмичность жизни растений: прорастание, рост, цветение, плодоношение, отмирание или состояние покоя. В соответствии с суточным движением Солнца протекают все физиологические процессы в растении: фотосинтез, дыхание, поглощение питательных веществ из почвы, транспирация и т. д.

В середине прошлого столетия астроном-любитель Г. Швабе и Р. Вольфа впервые установили факт изменения числа солнечных пятен со временем, причем средний период этого изменения составляет 11 лет.

Вольфа определил годы максимальных и минимальных чисел пятен еще со времени наблюдений Г. Галилея, т. е. с 1610 г., и впервые определил продолжительность среднего периода изменения числа солнечных пятен. Так появился знаменитый закон Швабе-Вольфа, согласно которому изменения солнечной активности происходят периодически, причем длина среднего периода составляет 11,1 года. Этот вывод был подтвержден для всех известных индексов солнечной активности. Хотя изменения солнечной активности происходят периодически, эта периодичность особая. Дело в том, что интервалы времени между годами максимальных (или минимальных) чисел Вольфадовольно сильно различаются. С 1749 г. до наших дней известна продолжительность от 7 до 17 лет между годами максимумов и от 9 до 14 лет между годами минимумов относительного числа солнечных пятен. Одиннадцатилетний цикл имеет важное значение как для проникновения в сущность солнечной активности, так и для изучения солнечно-земных связей.

"22-летний цикл солнечной активности (внутривековой)". Регулярные наблюдения магнитных полей солнечных пятен, открытых в начале нынешнего столетия американским астрономом Дж. Хейлом, привели к окончательному признанию реальности 22-летнего цикла солнечной активности, существование которого заподозрил еще Р. Вольфа. В 1913 г. в конце 14-го цикла по цюрихской нумерации Хейл впервые показал, что полярность магнитных полей ведущих (хвостовых) пятен северного (южного) полушария Солнца изменяется на противоположную при переходе от одного 11-летнего цикла к другому. А поскольку знак их противоположен у ведущего и хвостового пятен группы и у соответствующих пятен северной и южной полусферы, то получается, что они как бы меняются местами в отношении магнитных свойств. Таким образом было установлено, что магнитные поля групп солнечных пятен получают первоначальную полярность не через 11 лет, а через 22 года.

"Длинные циклы солнечной активности. Несолнечная природа ритмов на Земле". Когда речь идет о внутривековом 22-летним и вековом 80-90-летним ритмах, следует иметь в виду одну их интересную особенность. Эти ритмы как бы одновременно имеют и солнечную и несолнечную природу. Если подразумевается воздействие на то или иное явление пульсаций Земли, то воздействие Солнца тут, собственно говоря, не при чем. Так, при расширении Земли снеговая граница как бы опускается и горные ледники активизируются. Поэтому внутривековая изменчивость ледников, обусловленная пульсациями Земли, выступает в качестве явления, в большей мере земного (хотя климатические интервалы, определяемые правилом Иверсена-Гричук, известную роль все же играют). То же самое можно сказать и об уровнях Мирового океана, прежде всего связанных с объемом планеты. Древесная растительность на верхнем пределе распространения в первую очередь реагирует на колебания высоты снеговой границы и поэтому в своей изменчивости согласуется с изменчивостью ледников: наступление ледников сопровождается угнетением древесной растительности, сокращение ледников - ее оживлением. Катастрофические явления: землетрясения, извержения вулканов, ураганы и т. п. – также прежде всего связаны со скачкообразными изменениями направленности или темпа пульсаций Земли. Все перечисленные явления подчиняются режиму полных пульсационных ритмов, т. е. внутривекового и векового.

"Солнечная природа земных ритмов". Многочисленная группа земных явлений непосредственно связанная с деятельностью Солнца. Вспомним, что "Космос (и прежде всего Солнце) обрушивает на Землю непрерывный поток атомных ядер, летящих с огромными скоростями космических лучей. Интенсивность космической "бомбардировки" то усиливается, то ослабевает, что отражается на состоянии земной атмосферы: давлении, температуре, ионизации, проводимости". Особенно велико воздействие солнечной активности на магнитное поле Земли. Солнечные пятна - это гигантские магниты, меняющие свой знак от цикла к циклу. Но число солнечных пятен прежде всего меняется по ходу 11-летнего цикла, т. е. по ходу половины 22-летнего пульсационного цикла. Поэтому земные процессы и явления, обусловленные активностью Солнца или флуктуациями магнитного поля, подчинены в большей мере 11-летнему режиму.

А. Л. Чижевский в книге "Земное эхо солнечных бурь" приводит перечень явлений органического мира, для которых установлена связь с солнцедеятельностью. Назовем самые важные из них: величина урожаев кормовых злаков, рост древесины, эпифитии, эпизотии и эпидемии, размножаемость и миграции насекомых, рыб, животных, психопатические эпидемии, частота внезапных смертей, преступлений и несчастных случаев, колебаний общей смертности, рождаемости и брачности.

Вероятно, все сказанное касается и векового ритма. Процессы земной пульсационной природы должны в первую очередь реагировать на полную длину ритма, а процессы, обусловленные солнцедеятельностью, - на длину полуритма.

 

7.Космология изучает происхождение и развитие …

Укажите не менее двух вариантов ответа. Ответ обоснуйте:

а - Солнечной системы;

б – Метагалактики;

в – Вселенной;

г -нашей Галактики.

По определению «Большой Советской энциклопедии», космология – это учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астрономическими наблюдениями области Вселенной (Метагалактике) как части целого. Космология выводит свойства современной Вселенной из истории ее возникновения и эволюции. Согласно тому же источнику, космогония – научная дисциплина, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем