Шпаргалка по "Концепции современного естествознания"

Такая формулировка основывается на представлении об энтропии как о функции состояния системы, что также должно быть постулировано.

Второе начало термодинамики в аксиоматической  формулировке Рудольфа Юлиуса Клаузиуса (R. J. Clausius, 1865) имеет следующий вид[2]:

Для любой  квазиравновесной термодинамической системы существует однозначная функция термодинамического состояния S = S(T,x,N), называемая энтропией, такая, что ее полный дифференциал dS = δQ / T.

В состоянии  с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс  передачи тепла всегда является необратимым  из-за постулата Клаузиуса) невозможны.

С точки зрения статистической физики второе начало термодинамики имеет статистический характер: оно справедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций препятствует точному его выполнению, однако вероятность сколь-нибудь значительного нарушения крайне мала. Смотри также Демон Максвелла.

Клаузиус, рассматривая второе начало термодинамики, пришёл к  выводу, что энтропия Вселенной как  замкнутой системы стремится  к максимуму, и в конце концов во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название «тепловой смерти». С другой стороны, Больцман высказал мнение, что нынешнее состояние Вселенной — это гигантскаяфлуктуация, из чего следует, что большую часть времени Вселенная все равно пребывает в состоянии термодинамического равновесия («тепловой смерти»)[3].

По мнению Ландау, ключ к разрешению этого противоречия лежит в области общей теории относительности: поскольку Вселенная является системой, находящейся в переменном гравитационном поле, закон возрастания энтропии к ней неприменим[4].

Поскольку второе начало термодинамики (в формулировке Клаузиуса) основано на предположении  о том, что вселенная является замкнутой системой, возможны и другие виды критики этого закона. В соответствии с современными физическими представлениями мы можем говорить лишь о наблюдаемой части вселенной. На данном этапе человечество не имеет возможности доказать ни то, что вселенная есть замкнутая система, ни обратное.

Второе начало термодинамики (в формулировке неубывания энтропии) иногда используется критиками эволюционной теории с целью показать, что развитие природы в сторону усложнения невозможно.[5][6]. Однако подобное применение физического закона является некорректным, так как энтропия не убывает только в замкнутых системах (сравн. с диссипативной системой), в то время как живые организмы и планета Земля в целом являются открытыми системами. 
 

ВОПРОС 21. ИЗУЧЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

Космология учение о вселенной как едином целом  и о своей охваченной астрономическими наблюдениями области Вселенной как части целого; раздел астропологии.

Спектральный  анализ является одним из основных методов исследования  Вселенной 

А. изучение электромагнитных волн во всех диапазонах(60% инф.)

Б.Космического изучения.

В. нейтринной астропологии.

Нейтрия- элементарная частица, лишенная заряда.

Г. гравитационных воли.

Модели  вселенной

1. Стационарная  космическая модель вселенной.

Предполагает  непрерывное рождение в-ва. Вселенная  всегда была и остается такой как  сейчас наблюдение опровергают это.

2. Динамическая модель вселенной.

В 20 в. ученые отметили, что расстояние между звездными  системами не связанными друг с другом силами тяготения, постоянно увеличивается, т. е сама вселенная постоянно  расширяется.

Большой взрыв.

Согласно космической  модели Фридмана Леметра, Вселенная  возникла в момент большого взрыва ок 20 млрд. лет назад и ее расширение продолжается  до сих пор постепенно замедляясь.  В первое мгновение взрыва материя вселенной имела бесконечные плотность и температуру, такое состояние называют сингулярностью.

Реликтовое  излучение.

Электромагнитное  излучение, заполняющее наблюдаемую  часть Вселенной.

Релектовые излучения  существовало уже на ранних стадиях  раширения Вселенной и играло важную роль в ее эволюции, являются главным источником инф о ее  прошлом.

Реликтовое излучение  рассматривается как одно из главных  подтверждений теории Большого взрыва. 

22. Структура Вселенной. Галактика и Метагалактика. Звезды.

 

Вселенная - это  самый глобальный объект мегамира, безграничный во времени и пространстве. Согласно современных представлений она представляет собой громадную необъятную сферу. 

Галактика - это  скопление звезд в объеме, имеющем  форму линзы. Большая часть звезд  концентрируется в плоскости  симметрии этого объема (галактической  плоскости), меньшая часть, концентрируется в сферическом объеме (ядре галактики). 

Кроме звезд  в состав галактик входят межзвездное  вещество (газы, пыль, астероиды, кометы), электромагнитные, гравитационные поля, космические излучения. Солнечная  система расположена вблизи галактической плоскости нашей галактики. Для земного наблюдателя звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости, сливаются в видимую картину Млечного пути. 

В Местную систему  входят наша Галактика, галактика Туманность Андромеды, спиралеобразная галактика  из созвездия Треугольник и еще 31 звездная система. 

Обозначение галактик принято давать относительно соответствующего каталога: обозначение каталога плюс номер галактики. 

Метагалактикой  называют видимую часть Вселенной, т.е. те объекты, которые можно наблюдать с помощью оптических и радиотелескопов. По приблизительной оценке ученых, в обозримом пространстве Вселенной около 100 млрд. галактик. 

В состав Метагалактики  входят галактики и квазары, образующие группы и скопления. Всё пространство Метагалактики (часто называемой Вселенной) пронизано излучениями. Это, во-первых, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение галактик и квазаров, а также потоки нейтрино, и, во-вторых, реликтовое микроволновое и нейтринное излучения, возникновение которых связывают с Большим взрывом, положившим начало Метагалактики. 

Метагалактика постоянно расширяется. 

Звезда является небесным телом, которое с Земли  видится как светящаяся точка  на ночном небе. Вообще звезды — это  огромные шары из раскаленных газов. В центральной их части температура достигает 6 000 000°С. При такой температуре протекает термоядерная реакция, преобразующая водород в гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии. Эта энергия из центра звезды прорывается к поверхности и излучается в космос в виде света. Интересно, что звезды часто называют главными телами Вселенной, потому что в них заключена основная масса светящегося вещества в природе. 

Среди звезд  бывают белые и красные карлики, новые и сверхновые, нейтронные звезды. Ученые называют их так или иначе в зависимости от их массы, состава, особенностей света, который они излучают. 

23. Солнечная система. Образование, строение.

 

Образование. Современные  астрономы считают, что вначале  образовалась солнечная туманность в виде газово-пылевого облака, которое затем стало сжиматься под действием гравитационных сил. Возможно, это сжатие было ускорено внешними факторами - например, взрывом находящейся недалеко сверхновой. В центре облака образовалось Солнце, под действием гравитационного давления в его центре началась термоядерная реакция, продолжающаяся и поныне. 

Из окружавшего  Солнце огромного уплощенного газово-пылевого облака образовалась планетная система. Земля и родственные ей планеты (Меркурий, Венера, Марс) аккумулировались из твердых тел и частиц, а в формировании планет-гигантов (Юпитер, Сатурн) и внешних планет (Уран, Нептун) участвовал наряду с твердыми телами также и газ. Вначале вокруг Солнца образовались планетезимали - каменистые тела неправильной формы. Их размеры разнились от совсем небольших до сотен километров в поперечнике. Довольно быстро, через какие-нибудь десятки тысяч лет, планетезимали превратились в протопланеты диаметром 100-500 километров. Считается, что планетам земного типа потребовалось затем около 100 миллионов лет, чтобы вырасти до современных размеров путем аккумулирования масс более мелких небесных тел. 

Строение. Солнечная  система состоит из множества  тел, центральным из ко-

торых  является Солнце. Именно оно удерживает около  себя всю космическую семью: девять больших планет со спутниками, мно-

жество астероидов, кометы, метеоритные тела, космическую  пыль. Пути планет вокруг Солнца называют орбитами. Они представляют собой  эллипсы – замкнутые линии, похожие  на вытянутые окруж-

ности.

   Большие  планеты Солнечной системы условно можно разделить на две группы: планеты земной группы и планеты – гиганты. В пер-

вую входят Меркурий, Венера, Земля, Марс; во вторую- Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Ни к одной из них нельзя отнести самую да-

льную планету  – Плутон.

  Планеты  земной группы сравнительно невелики, у них твёрдая по-

верхность, а  орбиты расположены довольны близко к Солнцу.

  Планеты  – гиганты имеют существенно  большие размеры, состоят из  смеси газов, жидкости, льда и  находятся довольно далеко от 

Солнца. Кроме того, эти планеты гораздо быстрее вращаются во-

руг своих осей и имеют много естественных спутников.

  Между орбитами  Марса и Юпитера находится  множество неболь-

ших тел неправильной формы самых разных размеров, обращаю-

щихся  вокруг Солнца по очень близким друг к другу орбитам. Это пояс астероидов. Астероиды представляют собой каменные глыбы с различным содержанием металлов, например железа. Иногда их называют малыми планетами.

  В состав  Солнечной системы входят кометы. Они обращаются во-

круг Солнца по сильно вытянутым орбитам, совершая один оборот за период от нескольких  до сотен и даже тысяч лет. 
 

24.Строение  Земли. 

Земля третья планета  от Солнца.

Одна астрономическая  единица 150  млн. км – расстояние от Земли до Солонца.

Радиус Земли  приблизительно равен 6 371 км.

Возраст Земли  приблизительно равен 4.5 млрд. лет

Земная поверхность  состоит из семи слоев: 

1. Гидросфера 

• Континентальная кора
• Океаническая кора

2. Литосфера (в твердом состоянии)

3. Антиноосфера (жидкое состояние, вязкая)
4. Верхняя мантия (мягкая, в ней происходит температурные движения масс)
5. Нижняя мантия
6. Жидкое ядро (2200 км, состоит из рассплавленого железа)
7. Твердое ядро (железоникелевый шар, радиус ≈ 1000 км.)