Реферат: Концепции Современного Естествознания 7

e

Число Авогадро

N _A

Константа Больцмана

k

Газовая постоянная

R

Постоянная Фарадея

F

Стандартное ускорение свободного падения

g

17. Возникновение научной химии.Системные химические теории

Начало научной химии связывают с работами английского ученого XVII в. Р. Бойля, который предложил понятие химический элемент. По мнению Р. Бойля, химический элемент- это «простое тело», входящее в состав вещества и определяющее его свойства. В химии XVIII в. господствовала теория флогистона, кото­рая была предложена для объяснения процесса горения. Пред­полагалось, что флогистон — это невесомая субстанция, кото­рую содержат все вещества, способные к горению, и которая выделяется в процессе горения. Открытия в химии середины и конца XVIII в. привели к отказу от теории флогистона. Так, в 1748 г. М.В. Ломоносов сформулировал закон сохранения мас­сы, который не допускает возможности существования неве­сомой материи. Это закон гласит: .масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Следующий этап в развитии химии (начало XIX в.) связан с именем английского химика Дж. Дальтона. Исследования химического состава газов позволили Дж. Дальтону сформулировать закон кратных отно­шений — один из фундаментальных законов химии. Закон кратных отношений утверждает, что массы двух химических элементов в любых возможных соединениях относятся друг к другу; как целые числа.

В начале XIX в. ученые начинают использовать понятие «мо­лекулы». Молекула — это устойчивая совокупность атомов, способная к самостоятельному существованию. Научная революция в химии связана с именем другого рус­ского ученого Д.И. Менделеева, который в 1869 г. предложил периодическую систему химических элементов. Периодичес­кая система, оформленная в виде таблицы, упорядочивала все многообразие известных к тому времени химических элемен­тов и позволяла предсказывать новые. Д.И. Менделеев распо­ложил все элементы в соответствии с возрастанием их атомно­го веса и показал, что таким образом складывается четкая система. Периодическая система Д.И. Менделеева стала той объединяющей концепцией, которая позволила не только систематизировать, но и объяснить весь накопленный к концу XIX в. эмпирический материал, и стала прочной основой ее временной теоретической химии.

Развитие химии в XX в. шло по линии возрастания диффе­ренцированное внутри комплекса химического знания. Этот процесс привел к разделению на неорганическую и органичес­кую химию и созданию аналитической и физической химии: возникновению целого ряда междисциплинарных исследований, которые со временем обрели самостоятельный научный статус (космохимия, геохимия, агрохимия, биохимия и др.).

18. Классическая термодинамика

Термо­динамика описывает тепловые явления в макромире. Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к важным мировоззренчес­ким выводам. Первое начало термодинамики основано на пред­ставлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенци­альной энергией их взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутрен­нюю энергию и идет на совершение телом работы. Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодина­мического равновесия, энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а предос­тавленная самой себе система стремится к состоянию теплового равновесия, в котором температуры тел выравниваются. Второе нача­ло термодинамики называют также законом возрастания энтро­пии. Распространение второго начала термодинамики на всю Все­ленную, понимаемую как закрытая система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. хаосу Теория тепловой смерти Вселенной была разработана в середи­не XIX в. В. Томпсоном и Р. Клаузйусом, ее постулаты звучат следующим образом:

- энергия Вселенной постоянна;

- энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.

Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, а пос­ледняя перестанет претерпевать качественные изменения и пре­образовываться в другие формы. Наступившее состояние тепло­вого равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом общее количество энергии в мире останется тем же самым, т.е. универсальный закон сохранения энергии не будет нарушен. Теория тепловой смерти сразу же после создания была под­вергнута критике. В частности, появилась флуктуационная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из состоя­ния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации. Третьей составляющей классической физики является опти­ка. На протяжении двух столетий в оптике соперничали корпус­кулярная и волновая теории, объяснявшие природу световых яв­лений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории, и нидерландским ученым X. Гюйгенсом — сторонником волновой теории. В соответствии с теорией И. Ньютона, свет есть поток материальных частиц-корпускул, наделенных неиз­менными свойствами и взаимодействующих с другими частица­ми в соответствии с законами механики. Согласно теории X. Гюйгенса свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды, и подчиняется тем же законам. На протяжении XVIII в. большинство уче­ных придерживалось корпускулярной теории И. Ньютона, не­смотря на эвристическую силу и убедительность волновой тео­рии X. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым пользовался И. Ньютон в среде научного со­общества.

19. Энтропия, закон Больцмана

Принцип Карно выражает собой весьма интересную особенность: он определяет общую тенденцию в эволюции физического мира. С течением времени в замкнутой изолированной системе энтропия должна постоянно возрастать. Функция состояния термодинамической системы, изменения которой в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре системы. Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором энтропия максимальна. Согласно флуктуационной теории Л. Больцмана, Вселенная