Принцип относительности Галилея

20.(7)

КРитерии научности знания

Существенным для любой науки, любого научного исследования является вопрос о критериях научности знания – по каким признакам выделяются научные знания из всей сферы знаний, включающей и ненаучные формы знания. Разные авторы определяют разные критерии.

Здесь мы приводим минимальный набор признаков научного знания, выделяемый В.В. Ильиным и А.Т. Калинкиным [84]: истинность, интерсубъективность и системность.

Истинность знания. Под истинностью знания понимается соответствие его познаваемому предмету – всякое знание должно быть знанием предметным, так как не может быть знания «ни о чем». Однако истинность свойственна не только научному знанию. Она может быть свойственна и донаучным, практически-обыденным знаниям, мнениям, догадкам и т.п. В гносеологии различаются понятия «истина» и «знание». Понятие «истина» подразумевает соответствие знания действительности, достоверность его содержания безотносительно к познающему субъекту и существующего независимо от него в силу своей объективности. Понятие знание выражает форму признания истины, предполагающую наличие тех или иных оснований, в зависимости от достаточности которых имеются различные формы признания истины: либо мнение, либо вера, либо практически-обыденное знание, либо научное знание.

Для научного знания свойственно то, что не просто сообщается об истинности того или иного содержания, но приводятся основания, по которым это содержание истинно (например, результаты эксперимента, доказательство теоремы, логический вывод и т.д.). Поэтому в качестве признака, характеризующего истинность научного знания, указывают на требование его достаточной обоснованности, в отличие от недостаточной обоснованности истинности других модификаций знаний. Поэтому принцип достаточного основания (в логике он называется «законом достаточного основания») является фундаментом всякой науки: всякая истинная мысль должна быть обоснована другими мыслями, истинность которых доказана. Его формулировка принадлежит Г. Лейбницу: «Все существующее имеет достаточное основание для своего существования».

Интерсубъективность. Данный признак выражает свойство общезначимости, общеобязательности для всех людей, всеобщности научного знания. В отличие, например, от индивидуального мнения, характеризующегося необщезначимостью, индивидуальностью. В этом случае между истиной научного знания и истинами других его модификаций проводится следующее разграничение. Истины практически-обыденного знания, истины веры и т.п. остаются «персональными», так как относятся к таким формам знания, которые предполагают признание истины по недостаточным на то основаниям. Что же касается истин научного знания, то они универсальны, «безличны» и принадлежат к формам знания, базирующимся на признании истины по объективно достаточным основаниям. Признак интерсубъективности конкретизируется требованием воспроизводимости научного знания, то есть одинаковостью результатов, получаемых каждым исследователем при изучении одного и того же объекта в одних и тех же условиях. Напротив, если знание не является инвариантным для всякого познающего субъекта, оно не может претендовать на научность, так как оно не обладает воспроизводимостью.

21.(15)

22.(19) Понятие и виды симметрии.

Симме́три́я, в широком смысле — соответствие, неизменность (инвариантность), проявляемые при каких-либо изменениях, преобразованиях (например: положения, энергии, информации, другого). Так, например, сферическая симметрия тела означает, что вид тела не изменится, если его вращать в пространстве на произвольные углы (сохраняя одну точку на месте). Двусторонняя симметрия означает, что правая и левая сторона относительно какой-либо плоскости выглядят одинаково.

Отсутствие или нарушение симметрии называется асимметри́ей[1].

В математике — симметрийные свойства описываются с помощью теории групп.

Симметрии могут быть точными или приближёнными.

Список симметрий

Типы симметрий, встречающиеся в математике и в естественных науках:

двусторонняя симметрия — симметричность относительно зеркального отражения. (Билатеральная симметрия)

симметрия n-го порядка — симметричность относительно поворотов на угол 360°/n вокруг какой-либо оси. Описывается группой Zn.

аксиальная симметрия (радиальная симметрия, лучевая симметрия) — симметричность относительно поворотов на произвольный угол вокруг какой-либо оси. Описывается группой SO(2).

сферическая симметрия — симметричность относительно вращений в трёхмерном пространстве на произвольные углы. Описывается группой SO. Локальная сферическая симметрия пространства или среды называется также изотропией.

вращательная симметрия — обобщение предыдущих двух симметрий.

трансляционная симметрия — симметричность относительно сдвигов пространства в каком-либо направлении на некоторое расстояние.

лоренц-инвариантность — симметричность относительно произвольных вращений в пространстве-времени Минковского.

калибровочная инвариантность — независимость вида уравнений калибровочных теорий в квантовой теории поля (в частности, теорий Янга — Миллса) при калибровочных преобразованиях.

суперсимметрия — симметрия теории относительно замены бозонов на фермионы.

высшая симметрия — симметрия в групповом анализе.

кайносимметрия — явление электронной конфигурации (термин введён С. А. Щукаревым, открывшим его), которым обусловлена вторичная периодичность (открыта Е. В. Бироном).

1. Что такое симметрия и асимметрия.

Симметрия. От греч. symmetria – соразмерность. Неизменность структуры, свойств, формы материального объекта относительно его преобразований (т.е. изменений ряда физических условий) симметрия – это свойство геометричных фигур к отображению.

Асимметрия – это свойство геометричных фигур не способных к отображению.

2. Виды симметрии.

а) Лучевая симметрия (= лучистая, радиальная)

расположение частей тела, позволяющее его разделить на 2 равные, зеркально отражающие друг друга половины в нескольких плоскостях.

Обычно органы таких существ расположены радиально.

б) Билатеральная (двусторонняя) осевая симметрия

(лат. би - дву, двух, латералис - боковой). Расположение частей тела, позволяющее разделить его на 2 равные, зеркально отражающие друг друга половины лишь одной плоскостью. Эта плоскость носит название оси симметрии.

в) Центральная симметрия

Фигура симметрична относительно точки (центр С), если её точки попарно лежат на прямых, проходящих через центр С, по разные стороны и на равных расстояниях от него.

г) Зеркальная симметрия

Относительно плоскости а, точка Р расположена по одну сторону от плоскости а, соответствует Р, расположенной по другую сторону от

плоскости а.

23.(20) Основные свойства пространства и времени

Какие же основные свойства пространства и времени мы можем указать? Прежде всего пространство и время; объективны и реальны, т. е. существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной реальности. Человек все более и более углубляет свои знания о ней. Однако в истории науки и философии существовал и другой взгляд на пространство и время — как только субъективных всеобщих форм| нашего созерцания. Согласно этой точке зрения, пространство и время не присущи самим вещам, а зависят от познающего субъекта. В данном случае преувеличивается относительность нашего знания {на каждом историческом этапе его развития. Эта точка зрения отстаивается сторонниками философии И. Канта. Пространство и время являются также универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени. У Гегеля высшей реальностью является абсолютная идея, или абсолютный дух, который существует вне пространства и вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в пространстве. Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение любого предмета может быть точно определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе координат это — X, У, Z, называемые длиной, шириной и высотой. В сферической системе координат — радиус-вектор г и углы а и 3. В цилиндрической системе — высота z, радиус-вектор и угол <х. В науке используется понятие многомерного пространства (n-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному пространству оно не имеет отношения. Каждая координата, например” 6-мерного пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, массу и т. д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реальных 11 измерениях в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает 4-мерный континуум (лат. continuum — непрорывное, сплошное). В отличие от пространства, в каждую точку которого можно снова и снова возвращаться (и в этом отношении оно является как бы обратимым), время — необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его направленность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предполагает время. Более прав поэтому Г. Рейхенбах, который пишет: "Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной"

24.(21) симметрия пространства времени и законы сохранения

Симметрия пространства — времени и законы сохранения

Одной из важнейших особенностей геометрических симметрий является их связь с законами сохранения. Значение законов сохранения (законы сохранения импульса, энергии, заряда и др.) для науки трудно переоценить. Дело в том, что понятие симметрии применимо к любому объекту, в том числе и к физическому закону. Вспомним, что согласно принципу относительности Эйнштейна, все физические законы имеют одинаковый вид в любых инерциальных системах отсчета. Это означает, что они симметричны (инвариантны) относительно перехода от одной инерциальной системы к другой.

Теорема Нетер. Наиболее общий подход к взаимосвязи симметрий и законов сохранения содержится в знаменитой теореме Э. Нетер. В 1918 г., работая в составе группы по проблемам теории относительности, доказала теорему, упрощенная формулировка которой гласит: если свойства системы не меняются относительно какого-либо преобразования переменных, то этому соответствует некоторый закон сохранения. Рассмотрим переходы от одной инерциальной системы к другой. Поскольку есть разные способы таких переходов, то, следовательно, есть различные виды симметрии, каждому из которых, согласно теореме Нетер, должен соответствовать закон сохранения.

Переход от одной инерциальной системы (ИСО) к другой можно осуществлять следующими преобразованиями:

1. Сдвиг начала координат. Это связано с физической эквивалентностью всех точек пространства, т.е. с его однородностью. В этом случае говорят о симметрии относительно переносов в пространстве.

2. Поворот тройки осей координат. Эта возможность обусловлена одинаковостью свойств пространства во всех направлениях, т.е. изотропностью пространства и соответствует симметрии относительно поворотов.

3. Сдвиг начала отсчета по времени, соответствующий симметрии относительно переноса по времени. Этот вид симметрии связан с физической эквивалентностью различных моментов времени и однородностью времени, т.е. его равномерным течением во всех инерциальных системах —отсчета. Смысл эквивалентности различных моментов времени заключается в том, что все физические явления протекают независимо от времени их начала (при прочих равных условиях).

4. Равномерное прямолинейное движение начала отсчета со скоростью V, т.е. переход от покоящейся системы к системе, движущейся равномерно и прямолинейно. Это возможно, т.к. такие системы эквивалентны. Такую симметрию условно называют изотропностью пространства-времени. Переход же осуществляется с помощью преобразований Галилея или преобразований Лоренца.

(Важно отметить, что физические законы не являются симметричными относительно вращающихся систем отсчета. Вращение замкнутой системы отсчета можно обнаружить по действию центробежных сил, изменения плоскости качания маятника и др. Кроме того, физические законы не являются симметричными и относительно масштабных преобразований систем — т.н. преобразований подобия. Поэтому законы макромира нельзя автоматически переносить на микромир и мегамир.)

Описанные выше 4 вида симметрии являются универсальными. Это означает, что все законы Природы относительно них инвариантны с большой степенью точности, а соответствующие им законы являются фундаментальными. К этим законам относятся соответственно:

1. Закон сохранения импульса как следствие однородности пространства.

2. Закон сохранения момента импульса как следствие изотропности пространства.

3. Закон сохранения энергии как следствие однородности времени.

4. Закон сохранения скорости центра масс (следствие изотропности пространства-времени).

Как уже было сказано ранее, описанные виды симметрий относятся к геометрическим. Связь с законами сохранения обнаруживают и динамические симметрии. С динамическими симметриями связан закон сохранения электрического заряда (при превращении элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной), закон сохранения лептонного заряда (при превращении элементарных частиц сумма разность числа пептонов и антилептонов не меняется) и т.д.

При рассмотрении действия тех или иных фундаментальных законов не следует забывать, что каждому виду симметрии соответствует своя асимметрия. Асимметричные условия исключают наличие резкой грани между законами и условиями их действия. Поэтому содержание законов всегда должно включать определенные моменты асимметричных условий.

25(22)

. Классическая механика (концепция Ньютона).

Ньютоновская физика является вершиной развития взглядов в понимании природы в классической науке. Его работы заложили фундамент классической науки Нового времени.

Ньютон (1642 - 1727) открыл законы, управляющие движением всех тел во Вселенной. Он решил, что все тела, не зависимо от их свойств, взаимно притягиваются друг к другу, открыл закон всемирного тяготения, решил, что один и тот же закон управляет движением тел и на земля, и на небе.

В основе классической механики лежат концепции Ньютона, их сущность сформулировал А.Эйнштейн. По Ньютону, движение характеризуется пространством, временем материальной точки и силой.

Под физическим событием в концепции Ньютона следует понимать движение материальных точек в пространстве.

В 1667 Ньютон сформулировал 3 закона динамики:

1) всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие других тел не заставит её изменить это состояние.

Стремление тел сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью или инерцией. Поэтому первый закон Ньютона – Закон инертности.

2) ускорение, приобретённое телом прямопропорционально вызывающей его силе и обратнопропорционально его массе тела:

а=F/m,где

а – ускорение, характеризующее быстроту, изменение скорояти движения;

F – сила(векторная величина, мера воздействия тела).

3) всякое действие сил друг на друга носит характер взаимодействия. Силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей точки:

F12=-F21, где

F – силы, действующие на точки.

Эти силы приложены к разным точкам, действуют парами и являются силами одной природы. Этот закон Ньютона позволяет перейти от динамики отдельных точек к динамике системы точек. Он характеризует парное взаимодействие.

В классической механике состояние системы описывается значением координат и скоростей тел, входящими в систему.

Следствием динамического подхода является представление о мире как о детерминированной системе.

Рассмотренные 3 закона движения позволяют по известному начальному положении и скорости движения тела определить его координату и скорость движения в любой заданный момент времени.

На основании этого вывода Лаплас сформулировал положение о предопределённости мировых процессов, т.е. из законов Ньютона следует, что теоретически возможно рассчитать положение тела в любой момент времени. Из этой предопределённости следует, что возможно точно предопределить будущее. При этом можно утверждать, что всё то, что случится в будущем однозначно предопределено в прошлом.

Открытие трёх законов динамики и закона всемирного тяготения имеет большое мировоззренческое значение и практическое влияние.

Мировоззренческое значение является средством универсальности этих законов. На основе законов динамики даётся объяснение множеству явлений. Например, законы описывают движение всех тел (на Земле или в космосе). На основе этих законов была создана космология.

Практическое значение: без знаний законов технологии не было бы промышленной революции 18 – 19 веков.

В классической механике была абсолютизация. Подход классической механики можно применять и ныне, но только в тех случаях, если скорости движения тел существенно меньше скорости света.

Классическая механика Ньютона

Основу механики Ньютона составляют закон инерции Галилея, двазакона открытые Ньютоном, и закон Всемирного тяготения, открытый также ИсаакомНьютоном.

1. Согласносформулированному Галилеем закону инерции, тело сохраняет состояние покоя илиравномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороныдругих тел не выведет его из этого состояния.

2. Этотзакон устанавливает связь между массой тела, силой и ускорением.

3. Устанавливаетсвязь между силой действия и силой противодействия.

4. Вкачестве IV закона выступает закон всемирного тяготения.

Два любых тела притягиваются друг кдругу с силой пропорциональной массе сил и обратно пропорциональной квадратурасстояния между центрами тел.

26(23)статистические свойства макросистем_молекулярно кинетическая теория

Статистические свойства макросистем (МКТ).

В середине 19го века была доказана связь между механической работой и количеством теплоты. Подобно мех. работе, кол-во теплоты оказалось мерой изменения энергии.

Тепловая энергия – это энергия неупорядоченного хаотического движения, а другие виды энергии связаны с упорядоченным движением. Порядок легко превращается в хаос. Гораздо сложнее наоборот. Поэтому любой вид энергии переходит в тепловую, однако тепловая энергия переходит в другие виды энергии, ограниченна и всегда не полностью.

Открытие закона сохранения энергии способствовало созданию различающихся, но взаимодополняющихся методов исследований. Это статистический подход и термодинамический подход.

Статистический подход – это вероятностный метод описания сложных систем. Вещество всех тел состоит из отдельных мельчайших частиц, находящихся в виде хаотического теплового движения.

Открыл М.Ломоносов в середине 18 века и сформулировал молекулярную гипотезу – частицы вещества – шарики, их поверхность шероховата. Они беспорядочно движутся и сталкиваются между собой. Из-за шероховатости, при столкновении они получают дополнительное вращательное движение.

К концу 19 века сформулировалась теория поведения больших общностей атомов и молекул.

Статистический метод основан на том, что поведение отдельной частицы считается несущественным.

Свойства макросистемы определяются свойствами всех частиц, особенностями их движения, ускорёнными их характеристиками всех частиц.

Макроскопические характеристики имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул. Исходя из молекулярной теории, состояние вещества определяется с помощью характеристик: массы, давления, темп. и объёма.

В основе этой теории лежат 3 положения:

1) любое тело состоит из большого числа частиц малого размера;

2) частицы вещества находятся в беспорядочном движении;

3) скорость движения молекул зависит от темп. Вещества.

В количественном выражении служат опытные газовые законы. Это законы Болер-Мариотто, Гей Люссака, Авогадро и т.д. + основное уравнение кинетической теории идеальных газов и закон Максвелла.

Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории следует средне кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа:

E=3/2К*T, где

Е – средняя кинетическая энергия;

К – постоянная Больцмана;

Т – температура

При абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул газа, и давление тоже становится = нулю.

Первое положение мол.к.теории доказывается опытным путём.

До 20го века считалось, что глубже описывают мир фундаментальные динамические теории (классическая механика Ньютона). В этой механике был применён детерминированный подход.

Кроме того, статистический метод даёт приближённый результат (с определённой долей вероятности), основывается на средних и более вероятных значениях.

Мол.к.теория применяется в квантовой механике, теории эволюции и др.

Например, согласно квантовомеханическим представлениям, мир описывается с точки зрения вероятностного подхода, т.е. физические величины, характеризующие систему, не могут принимать одновременно точные значения, т.е. одни характеристики более точные, другие – менее.

Принцип неопределённости (1927) Бернера Гейзенберга (1901 - 1976) – им анализировались координаты и импульс – мера механического движения для материальной точки = mv. Он сделал вывод: в квантовой механике существуют ограничения возможности одновременной точности координаты частиц и импульса. Связано с волновой двойственностью.

Молекулярная физика представляет собой раздел физики, изучающий строение и свойства вещества с точки зрения молекулярно-кинетических представлений. Основоположником молекулярно-кинетической теории (МКТ) является М.В. Ломоносов (1711-1765 г.г.), который сформулировал ее основные положения и применил их к объяснению различных явлений. Основные положения МКТ заключаются в следующем:

все тела в природе состоят из мельчайших частиц (атомов и молекул). Наши органы чувств воспринимают их как сплошные или непрерывные;

эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении;

между частицами вещества существуют силы притяжения и отталкивания, зависящие от расстояния между частицами.

Наиболее яркими экспериментальными подтверждениями этих положений являются:

броуновское движение - хаотическое движение макрочастицы, происходящее в результате одновременного действия на нее большого количества микрочастиц);

диффузия - направленное движение частиц из области с большей концентрации в область с меньшей концентрацией);

стремление газов занять весь объем сосуда, в котором они находятся;

наличие определенной формы у твердых тел, обусловленное силами притяжения между атомами и молекулами.

Молекулы разных веществ по-разному взаимодействуют между собой. Взаимодействие зависит от типа молекул и расстояния между ними. Этим объясняется наличие различных агрегатных состояний веществ (жидкое, твердое, газообразное).

Предметом молекулярной физики является изучение свойств вещества, которые обусловлены тем, что они являются совокупностью огромного числа движущихся молекул. Грандиозность числа молекул делает не нужным рассмотрение каждой молекулы в отдельности. Возможно ограничиваться значением средних величин, характеризующих их движение: средних скоростей, средних энергий и т.д.

19(24) Термодинамические свойства макросистем – законы термодинамики: энтропия как мера молекулярного беспорядка.

Термодинамика (т\д) – в отличие от молекулярно-кинетического (м\к) не рассматривает конкретно молекулярные картины. Т\д рассматривает св-ва тел конечных размеров.

Тело т\ки – некоторая часть пространства, заполненная веществом.

В т\д на основании опытных данных формируются основные законы, которые называются принципами. Эти законы и выводы из них применяются к конкретным физическим явлениям, связанным с превращением энергии макроскопическим путём.

Т\д подход не применяется к малым объёмам, к которым не могут быть применены статистические законы. Т\д методами решаются вопросы о газе, электричестве, излучении и т.д.

Термодинамика – это учение о связи и взаимопревращении различных типов энергии, теплоты и работы – это наука, исследующая причины тепловых явлений.

Система – тело или группа тел, мысленно выделенная из окр.среды.

Система находится в состоянии равновесия, когда её состав и свойства не претерпевают изменений при постоянных внешних условиях.

Система называется замкнутой, если она не обменивается ни со средой, ни с веществом, ни с энергией. В замкнутой системе процессы перераспределения энергии происходят только между элементами, а в замкнутой – ещё и со средой.

До конца 18го века считалось, что теплота – это невесомая жидкость, передаваемая от одного тела к другому. Эта жидкость – теплород. Теплота передаётся от тела к телу, а энергия охраняется. Чем больше теплородов в теле, тем выше температура.

В 19ом веке было доказано, в т\ке тела распределяются набором т\ких параметров или всех физических и химических свойств.

Т\кие параметры: темп.,объём и давление. Процесс в т\ке – изменение хотя бы одного т\кого параметра.

Первый закон т\ки:

Одна из самых важных характеристик системы – полная энергия системы:

E=Ek+En+V - внутр. энергия системы

Внутренняя энергия является суммой различных энергий:

1) кинетическая энергия молекулярного движения;

2) межмолекулярная энергия;

3) внутримолекулярное взаимодействие;

4) энергия электронного возбуждения: лучистая, ядерная, магнитная и т.д.

Внутренняя энергия системы – это та энергия, которая заключена в телах, заключающих эту систему.

В идеальном газе молекуле не взаимодействуют друг с другом, и внутренняя энергия газа определяется только кинетической энергией хаотического движения молекул.

Изменение внутренней энергии системы всегда является результатом обмена энергией между системой и средой (открытая система).

Этот обмен энергии со средой происходит в результате 2х процессов: совершения работы и передачи тепла. Работа проявляется в передаче упорядоченного потока энергии, а тепло – в передаче хаотического.

В СИ измеряется в Дж.

Первый закон т\д устанавливает энергетический баланс, но не показывает процесс. Этот закон – математическое выражение закона сохранения энергии системы. Суммарное произведение энергии равно 0.

Переход системы из одного состояния в другое связан с сообщением системе некоторого количества теплоты и с совершением системы работы над внешними телами:

Q=A+дельтаU (изменение внутренней энергии системы)

дельтаU=q-A,

т.е.внутренняя энергия т\кой системы возрастает на величину теплоты, сообщённой системе и уменьшается на величину работы, совершённой системой против внешних сил.

F=q-дельтаU – работа, совершаемая системой над внешними телами либо за счёт количества теплоты, либо за счёт уменьшения внутренней энергии системы, следует невозможность построение вечного двигателя, т.е.машины, которая совершала бы работу без потребления энергии извне.

Если q=0, то работа может совершаться только за счёт уменьшения внутренней энергии, но внутренняя энергия имеет конечную величину, то есть она будет исчерпана.

Внутренняя энергия – это функция состояния систем, зависит только от параметров этих систем.

1) T=consA - изотермический процесс, внутренняя энергия удельного газа не изменяется.

делU=U2-U1

делU=0; q=A

2) V=const - изотопный процесс – всё тепло идёт на изменение внутр.энергии

3) Q=U2-U1+p(V2-V1) - изобарный процесс

U+pV=H - энтальпия процесса

Q=U2-U1+p(V2-V1)=H2-H1-делH

При постоянном давлении, сообщённое телу тепло равняется изменению энтальпии.

Реакции отрицательные – экзотермические; если делН – положительная – это процессы эндотермические, т.е.для их проникновения тепло системе нужно сообщить.

Второй закон термодинамики – в окр.мире сущ-ют процессы, разрешённые первым законом т\ки, но в действительности эти процессы происходить не могут. Например, невозможен переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Тело, массой m, находящееся на высоте h над землёй падает вниз. На высоте h тело обладает потенциальной энергией, равной mgh. При падении потенциальная энергия переходит в кинетическую. В случае, когда кин.энергия становится потенциальной - энергетический баланс сохраняется.

В момент удара тела о землю кинетическая энергия переходит в тепловую, и тепло рассеивается в окр.среду. Суммарное кол-во энергии остаётся постоянным.

Второй закон т\ки устанавливает направление течения и характер процессов, происходящих в природе. Этот закон даёт возможность определить, какими должны быть внешние условия, чтобы процесс мог происходить в нужном направлении и требуемой среде.

В 1859году Рудольф Клаузиус открыл этот закон.

Не возможен процесс, при котором теплота самопроизвольно переходила бы от менее нагретого тела к более нагретому.

Энтропия. С молекулярной точки зрения односторонность процесса означает, что в конечном состоянии расположение частиц в пространстве более вероятно, чем в начальном. Наиболее вероятное хаотичное состояние!

Отличить обратимые процессы от необратимых позволяет энтропия (S).

S=R*lnW

W-величина, называемая т\кой вероятностью – определяет число способов, которыми из данного числа частиц может быть построено тело;

R – газовая постоянная, постоянная Больцмана.

Поскольку S эквивалентна вероятности (W), то с увеличением W возрастёт и S. Это означает переход системы от наименее вероятного состояния к наиболее вероятному.

Наиболее вероятное – состояние теплового равновесия. Приэтом прекращаются все виды теплообмена, и темп-ры всех частей т\кой системы одинаковы.

S стремится к max (в сост.равновесия)

Для приращения S характерно выведенное из уравнения Клаузиуса соотношения:

делS>=q\T

q – темп.,передаваемая телу

T – темп.тела (в этом случае – обратимые процессы)

Если делS>q\T, то это характеризует необратимость процессов.

Общая энтропия системы возрастает!

Из закона возрастания энтропии замкнутой системы следует невозможность создания вечного двигателя, т.е.машины, которая содержала бы работу только за счёт охлаждения источника тепла,т.е.без передачи тепла более холодному телу.

Энтропия не только характеризует направленность природных процессов, но и является мерой Хауса; уменьшение энтропии характеризует упорядоченность системы.

Ещё одно важное следствие 2го закона т\ки – это связь между энтропией и информацией. Информация – любое сведение, переданное от одного объекта другому.

Учёный Шеннон разработал статистическую теорию информации и ввёл понятие информационной энтропии. Она явл-ся мерой неопределённости, которая базируется на вероятностном подходе.

В случае с молекулами информация о нахождении молекулы в том или ином месте пространства больше, если все частицы находятся в одной части объёма.

Чем более система упорядочена, тем меньше энтропия, тем больше знания о системе.

Статистическое истолкование энтропии ограничивается только макросистемой. Для мегомира нет понятия наиболее вероятного состояния, поэтому, принадлежащая Клаузиусу гипотеза о тепловой смерти Вселенной (вся энергия станет тепловой, и она не распределится по всей Вселенной), не правомочна.

27(25)

Принцип относительности Галилея

Принцип инерции Галилея выделяет определенный класс систем отсчета, которые называют инерциальными. Инерциальными являются системы отсчета, в которых выполняется принцип инерции (первый закон Ньютона). Общепринятая формулировка первого закона Ньютона такова: "Существуют системы отсчета, относительно которых всякое тело сохраняет состояние своего движения (состояние покоя или равномерного прямолинейного движения), пока действие всех тел и полей на него компенсировано". Если мы имеем хотя бы одну такую инерциальную систему отсчета, то всякая другая система отсчета, которая движется относительно первой равномерно и прямолинейно, также является инерциальной. Все другие системы отсчета называются неинерциальными. Оговоримся прежде всего, что под системой отсчета понимается тело отсчета, относительно которого рассматривается движение, связанная с телом отсчета система координат (например, декартова система координат, состоящая из трех взаимоперпендикулярных пространственных координатных осей), и заданный способ определения времени.

Тот факт, что ускорения тел относительно обеих инерциальных систем отсчета одинаковы, позволяет сделать вывод о том, что законы механики, определяющие причинно-следственные связи движения тел, одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. И это составляет суть принципа относительности Галилея: "Во всех инерциальных системах отсчета все физические явления происходят одинаково".

Мы намеренно в формулировке употребили более широкое определение, говоря обо всех физических явлениях, хотя первоначально принцип относительности Галилея относился лишь к механическим явлениям. Однако не следует забывать, что существующая вплоть до XX века механистическая картина мира ставила своей задачей сведение всех физических явлений к механическим. А развитие физики нашего столетия распространило принцип относительности Галилея на все физические явления.

Попробуем критически взглянуть на проделанные нами процедуры при получении преобразований Галилея. Беря производные по времени от кинематических параметров, мы рассматривали изменения этих величин за бесконечно маленькие промежутки времени. При этом нам представлялось само собой разумеющимся, что эти бесконечно маленькие промежутки времени, равно как и любые промежутки времени, одинаковы в обеих системах отсчета. Желая описать движение какого-либо тела, то есть получить уравнений зависимости координат тела от времени, мы некритически оперируем понятием времени. И так было вплоть до создания теории относительности Эйнштейна. Все наши суждения, в которых время играет какую-либо роль, всегда являются суждениями об одновременных событиях. А отсюда -- два следствия, неявно присутствующие в наших рассуждениях: во-первых, что "правильно идущие часы" идут синхронно в любой системе отсчета; во-вторых, что временные интервалы, длительность событий одинакова во всех системах отсчета.

Иными словами, мы пользуемся ньютоновским истинным математическим временем, протекающим независимо от чего-либо, независимо от движения.

Рассмотрим теперь неинерциальные системы отсчета. Система отсчета, которая движется относительно инерциальной системы отсчета с ускорением, является неинерциальной. Как следует из принципа относительности Галилея, никакими опытами, проведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно установить, покоится ли она или движется равномерно или прямолинейно, то есть движение инерциальной системы отсчета не влияет на ход протекающих в ней физических процессов. В неинерциальных системах отсчета это не так: всякое ускорение системы сказывается на происходящих в ней явлениях. Таким образом, на неинерциальные системы отсчета принцип относительности Галилея не распространяется, и законы Ньютона в них не выполняются. Можно попытаться использовать законы Ньютона для описания движения тел и в неинерциальных системах отсчета. Для этого вводят дополнительные силы -- силы инерции, равные произведению массы тела на ускорение системы отсчета, но при этом направленные противоположно ускорению системы отсчета.

28.(26)