Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Марта 2014 в 13:51, контрольная работа
Одним из важных открытий современного естествознания является тот факт, что все многообразие окружающего нас физического мира связано с тем или иным нарушением определенных видов симметрий. Чтобы это утверждение стало более понятным, рассмотрим понятие симметрии.
Введение…………………………………………………………………………..3
1. Закон сохранения энергии и однородность времени………………………...4
2. Закон сохранения импульса и однородность пространства…………………6
3. Закон сохранения момента импульса и изотропность пространства……….8
4. Энергия в замкнутых и незамкнутых системах (для макроскопических систем)……………………………………………………………………………..9
5. Первый закон термодинамики – закон сохранения и превращения энергии в термодинамике…………………………………………………………………10
6. Равновесные системы. Температура – характеристика равновесной макросистемы……………………………………………………………………12
Список литературы………………………………………………………………14
История открытия закона сохранения и превращения энергии привела к изучению тепловых явлений в двух па-правлениях: термодинамическом и молекулярно-кинетическим. Сади Карно положил начало новому методу рассмотрения превращения теплоты и работы друг в друга в макроскопических системах, в первую очередь, в тепловых машинах, и тем самым явился основателем науки, которая впоследствии была названа Уильямом Томсоном термодинамикой. Термодинамическое рассмотрение ограничивается, в основном, изучением особенностей превращения тепловой формы движения в другие формы, не интересуясь вопросом микроскопического движения частиц, составляющих вещество, то есть без учета молекулярного строения вещества.
Всякая термодинамическая система в любом состоянии обладает внутренней энергией – энергией теплового (поступательного, вращательного и колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия.
Возможны два способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при ее взаимодействии с внешними телами: путем совершения работы и путем теплообмена.
Известно, что в процессе превращения энергии действует закон сохранения энергии. Поскольку тепловое движение тоже механическое (только не направленное, а хаотическое), то при всех превращениях должен выполняться закон сохранения энергии не только внешних, но и внутренних движений. В этом заключается качественная формулировка закона сохранения энергии для термодинамической системы – первое начало термодинамики. Количественная его формулировка: количество теплоты ΔQ, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии ΔU и на совершение телом работы ΔА, т. е.
Δ Q= ΔU+ ΔA.
Из первого начала термодинамики следует важный вывод: невозможен вечный двигатель первого рода, т. е. такой двигатель, который совершал бы работу «из ничего», без внешнего источника энергии. При наличии внешнего источника часть энергии неизбежно переходит в энергию теплового, хаотического движения молекул, что и является причиной невозможности полного превращения энергии внешнего источника в полезную работу.
Многочисленные опыты показывают, что все тепловые процессы в отличие от механического движения необратимы.
Если реализуется какой-либо термодинамический процесс, то обратный процесс, при котором проходятся те же тепловые состояния, но только в обратном направлении, практически невозможен. Другими словами, термодинамические процессы необратимы.
Приведем два характерных примера необратимых процессов. Если привести в соприкосновение два тела с различной температурой, то более нагретое тело будет отдавать тепло менее нагретому. Обратный процесс – самопроизвольный переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому – никогда не произойдет. Столь же необратимым является и другой процесс – расширение газа в пустоту. Газ, находящийся в части сосуда, отдаленной от другой части перегородкой, после ее удаления заполняет весь сосуд. Без постороннего вмешательства газ никогда не соберется самопроизвольно в той же части сосуда, где он находился первоначально.
Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия, в котором тела находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, обладая одинаковыми температурами и давлением. Достигнув этого состояния, система сама по себе из него не выходит. Значит, все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы.
Необратимы и все механические процессы, сопровождающиеся трением. Трение вызывает замедление движения тел, при котором кинетическая энергия переходит в тепло. Замедление эквивалентно приближению к состоянию равновесия, при котором движение тел отсутствует.
Температура — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.
Любое изменение в термодинамической системе, связанное с изменением хотя бы одного его термодинамического параметра, называется термодинамическим процессом. Макроскопическая система находится в термодинамическом равновесии, если её состояние с течением времени не меняется (предполагается, что внешние условия рассматриваемой системы при этом не изменяются).
Абсолютная температура — Т(k) = t°(c) + 273°
Состояние термодинамического равновесия — это состояние, в которое приходит макросистема при изолировании данной системы от других систем (существуют открытые и изолированные системы). Получить изолированную систему очень сложно.
Понятие температуры можно применять к изолированным системам или к системам, находящимся в стационарном состоянии. (Градисит температуры — перепад температуры.)
Термодинамическое равновесие — состояние системы, в которой тела покоятся друг относительно друга, обладая одинаковыми температурами и давлением. Достигнув этого состояния, система сама по себе из него не выходит. Значит все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы.
Список литературы
1. Бочкарёв А.И., Бочкарёва Т.С., Саксонов
С.В. Концепции современного
2. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания. Структурный курс основ естествознания. - М.: Учпедгиз, 1999.
3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред. акад. М.Ф. Жукова, 2-е изд.М.: ИВЦ «Маркетинг», Новосибирск: ООО Издательство «ЮКЭА», 2000.
1. Карпенков С. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. Изд. 2-е, испр. и доп. – М.: Академический Проект, 2000.
4. Концепции современного
5. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. - М.: АЛЬФА-М, ИНФРА-М, 2003.
6. Хорошавина С. Г. Курс лекций «Концепции современного естествознания». - Ростов н/Д: «Феникс», 2003.
Термины
Закон — внутренняя, существенная и устойчивая связь явлений, обусловливающая их упорядоченное изменение.
Закономерность — совокупность взаимосвязанных законов, обеспечивающих устойчивую тенденцию или направленность в изменениях системы.
Закон сохранения энергии – полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и упругости, остается постоянной.
Законы сохранения — физические закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем.
Изотропность – одинаковость свойств объектов (пространства, вещества) по всем направлениям.
Инвариант – величина, остающаяся неизменной при тех или иных преобразованиях.
Момент импульса – физическая величина, характеризующая количество вращательного движения. Подчиняется закону сохранению, вытекающему из изотропности пространства.
Научная картина мира – целостная система представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий и принципов.
Симметрия (от греч. symmetria «соразмерность») - это понятие, отображающее существующий в объективной действительности порядок, определенное равновесное состояние, относительную устойчивость, пропорциональность и соразмерность между частями целого.
Система – целостный объект, состоящий из элементов, находящихся во взаимных отношениях. Отношения между элементами формируют структуру системы.
Энтропия – мера хаоса.