Шпаргалка: Концепции современного естествознания
Крупным шагом в развитии представлений о строении молекул явилась теория химического строения, выдвинутая в 1861 г. выдающимся русским химиком А. М. Бутлеровым.
Основу теории, разработанной А. М. Бутлеровым, составляют следующие положения:
1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.
2. Соединение атомов происходит в соответствии с их валентностью.
3. Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от их "химического строения", т. е. от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой. Теория химического строения Бутлерова сочетается с широкими теоретическими обобщениями и научным предвидением. Бутлеров был убежден в возможности выразить формулами строения молекул химических соединений и притом сделать это путем изучения их химических превращений.
В 30-е годы нашего века теория Бутлерова нашла физическое квантово-механическое обоснование. Согласно современным представлениям структура молекул — это пространственная и энергетическая упорядоченность квантово-механической системы, состоящей из атомных ядер и электронов.
Структурная химия охватывает и неорганические материалы. В структурной неорганической химии можно выделить два перспективных направления:
· синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.;
· создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными, оптическими и другими свойствами.
Исследования последнего времени направлены на разработку эффективных технологий синтеза не только органических, но и неорганических материалов.
Изомеры – это соединения, которые состоят из одних и тех же веществ, но с разными свойствами.
Изотопы – атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое строение и разный вес.
35. Системный подход. Свойства и структура систем.
Системный подход – путь анализа сложных проблем, в которых проблема рассматривается как система с большим числом внутренних связей, связанная с другими сопутствующими проблемами внешних связей. Такой подход позволяет не только быстро предложить ряд решений, но и выбрать из них оптимальное (например, решение экологических проблем). Системный анализ – это совокупность методов и процедур, направленных на решение сложных комплексных проблем.
Система – это совокупность объектов, объединенных внутренними связями и образующих качественно новое целое и взаимодействующее с внешней средой посредством внешних связей. Система состоит из объектов, названных элементами. Элемент – это наименьшая единица системы. Элементы объединяются в подсистемы. Подсистема – это часть системы, которая обладает определенной автономностью, но в то же время подчиняется системе и управляется ею. Примером системы может служить человек. Связи в системе . 1 тип – связи по горизонтали – связи координации между однопорядковыми элементами. Они носят коррелирующий характер (когда ни одна часть системы не может измениться без других частей, т.е. корреляция – это взаимозависимость). 2 тип – связи по вертикали (связи субординации, иерархичные связи). Иерархичность – это включение систем нижних уровней в системы более высоких уровней. Системные свойства. Эмерджентность (дословно "возникающие") – это проявление у системы новых свойств, которых нет у составляющих систему элементов и подсистем. Стационарность (стабильность) - неизменность параметров системы во времени под действием внешних факторов. Устойчивость системы – это способность системы возвращаться в исходное состояние после выхода из этого состояния под действием внешних факторов. Пластичность – это способность системы возвращаться в исходное состояние после прекращения действия внешнего фактора. Необходимое разнообразие элементов означает, что система не может состоять из одинаковых элементов. Инерционность – это способность системы пассивно сопротивляться внешним воздействиям, т.е., система не может мгновенно измениться под действием внешних факторов. Классификация систем. Системы бывают открытые, закрытые и изолированные. Открытой является система, которая имеет активные двусторонние связи с внешней средой. Закрытой называется система, если связи являются односторонними, направленными внутрь системы и система не дает отклика на внешние воздействия. Изолированными являются системы при полном отсутствии связей с внешней средой. Типы систем. Системы бывают материальные (из материальных объектов, объективные, т.е. не зависят от ученых) и идеальные (они создаются для изучения материальных систем). Иначе идеальные системы называются концептуальными (научно-теоретическими). Системы бывают определенные и вероятностные. Определенные системы (или детерминистские). Поведение таких систем можно точно и однозначно предсказать. Поведение в вероятностной системе носит вероятностный характер.
38. Термодинамика. Первый, второй, третий законы термодинамики.
Термодинамика – это наука о тепловых явлениях, которая исследует физические процессы, происходящие при преобразовании тепловой энергии.
Первый закон термодинамики: энергия не возникает из ничего и не исчезает в никуда, она лишь может превращаться. Это одно из основных положений термодинамики, являющееся по существу законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам. Было сформулировано в нач. 19 века.
Второй закон термодинамики: невозможен самопроизвольный переход теплоты от тела более холодного к телу более нагретому без каких-либо других изменений в системе или окружающей среде.
Третий закон термодинамики: нельзя охладить тело до абсолютного нуля (энтропия физической системы при стремлении температуры к абсолютному нулю не зависит от параметров системы и остается неизменной).
Энтропия – это необратимость реакции (например, при сжигании угля в топке паровоза, выделяется дым, обратить дым в уголь невозможно). Энтропия – это функция, составляющая систему, которая характеризует степень беспорядка в системе.
40. Концепция самоорганизации. Синергетика.
Синергетика - это наука о самоорганизации сложных открытых систем. Самоорганизация - процесс формирования в системе все более сложных и сложных подсистем. Этот процесс естественен. Этот процесс вызван не специфическим воздействием извне. Другими словами, самоорганизация в общем понимании - это присущая материи способность к усложнению элементов и созданию все более упорядоченных структур в ходе своего развития; в узком понимании - это скачок, фазовый переход системы из менее в более упорядоченное состояние. В самоорганизации всегда возникает нечто новое, чего раньше не было. Самоорганизация - это междисциплинарная область знания, ведущий принцип всего современного естествознания, применение ко многим предметам, наукам.
В процессе усложнения систем различают два взаимодополняющих механизма: объединение частей и разделение (фракционирование) систем. Механизмы, основанные на этих двух принципах, обнаруживаются на всех уровнях сложности и упорядоченности, начиная с макромира и заканчивая крупномасштабными структурами Вселенной. На разных уровнях сложности системы в основе лежат силы, казалось бы, разной природы, но, в конечном счете все они сводятся к четырем фундаментальным взаимодействиям.
Другая сторона явления самоорганизации - информативность, способность системы любого уровня создавать, накапливать, хранить и использовать информацию, в том числе и о направлении своего развития.
Примеры самоорганизации: торнадо, химические часы, биологические процессы (эволюция), социальные системы (общество), формирование человеческой психики на протяжении жизни.
Необходимые условия самоорганизации:
Открытость системы (взаимодействие с другими системами, с окружающей средой): обмен энергией, обмен веществом, обмен информацией при деградации.
Формирование циклических процессов.