Практическое занятие

Много лет размышлял я над жизнью земной. Непонятного нет для меня под луной.

Мне известно, что мне ничего нс известно! Вот последняя правда, открытая мной.

О. Хайям

План семинара

  • 1. Классический и вероятностный детерминизм. Динамические и статистически (вероятностные) законы.
  • 2. Формы проявления детерминизма в тепловых процессах.
  • 3. Термодинамика и принцип возрастания энтропии. Проблема тепловой смерт Вселенной.
  • 4. Энергия и ее виды. Законы сохранения.
  • 5. Виды симметрии. Симметрия и законы сохранения.

Методические советы и упражнения Основные понятия

Внутренняя энергия — тепло, содержащееся в теле, т.е. сумма всех энергий движения структур тела.

Детерминизм — учение о всеобщей закономерной связи явлений и процессов в окружающем мире, причинной обусловленности всех явлений, т.е. утверждае объективный характер причинности.

Диссипация (лат. (Нз$1ра1ю — рассеивание) энергии — переход энергии упорядоченного движения в энергию хаотического движения (теплоту).

Диссипативные структуры — новые структуры, требующие для своего становлс-ния большого количества энергии.

Макросостояние — состояние тела или системы, заданное с помощью макропараметров (параметров, измеряемых макроприборами, — давление, температура, объем и другие макроскопические величины, характеризующие систему в целом).

Индетерминизм — методологическая позиция, в которой отрицается как объективность причинных связей, так и ценность причинных объяснений в науке.

Микросостояние — состояние тела или системы, охарактеризованное заданием состояний всех образующих тело молекул.

Термодинамическая вероятность макросостояния — число возможных различных микросостояний, соответствующих данному макросостоянию.

Теплота — мера изменения внутренней энергии тела.

Термодинамика (греч. термос — теплота и динамика — сила) — раздел физики, изучающий закономерности превращения энергии в различных явлениях.

Тепловая смерть Вселенной — гипотеза, выдвинутая Клаузиусом и Кельвином, об исчезновении в будущем температурных различий и превращении всей мирово энергии в теплоту, равномерно распределенную во Вселенной.

Необратимость тепла состоит в том, что тепло нс может перетечь самопроизвольно от холодного тела к горячему.

Флуктуация — случайные отклонения системы от некоторого среднего положения.

Энтропия (греч. — поворот, превращение) — мера беспорядка в системе, которая является функцией состояния системы. Она характеризует обесценивание энерги в изолированной системе из-за превращения всех видов энергии в тепло, равномерн распределенное между элементами изолированной системы.

Задачи и упражнения

1. За цикл двигатель получает от нагревателя 0,5 ккал КПД двигателя 0,2. Каку работу выполняет двигатель за один цикл?

Решение. Из определения КПД цикла следует

2. Двигатель работает как машина Карно и за цикл получает от нагревател 700 кал. Температура нагревателя 600 К, температура охладителя 300 К. Найти совершавшую за цикл работу и количество теплоты, отдаваемое при этом охладителю.

Решение. КПД машины Карно

Отсюда совершаемая за цикл работа равна

Количество теплоты, отдаваемое охладителю, равно

233

Задачи для самостоятельного решения

  • 1. Тепловая машина работает в интервале температур 500 и 20 °С. Каков теоретически максимальный КПД этой машины?
  • 2. Тепловая машина работает по циклу Карно и за счет каждой килокалории полученной от нагревателя, совершает 1,7 кДж работы. Температура охладител 20 °С. Чему равна температура нагревателя?

Тестовые задания

  • 1. Энтропия каких систем возрастает?
  • а) открытых;
  • б) замкнутых;
  • в) сложных;
  • г) простых;
  • д) систем с обратной связью.
  • 2. Энтропия в равновесном состоянии:
    • а) постоянна и максимальна;
    • б) минимальна;
    • в) уменьшается;
    • г) возрастает;
    • д) равна нулю.
  • 3. Энтропия характеризует:
    • а) беспорядок в системе;
    • б) порядок в системе;
    • в) энергию системы;
    • г) изменения системы;
    • д) усложнение системы.
  • 4. Гипотезу тепловой смерти Вселенной сформулировал:
    • а) У. Томпсон;
    • б) Л. Больцман;
    • в) Р. Клаузиус;
    • г) Д. Максвелл;
    • д) М. Планк.
  • 5. Связь энтропии и вероятности состояния системы в виде 5 = &1п У написал:
    • а) Л. Больцман;
    • б) М. Планк;
    • в) Д. Максвелл;
    • г) Р. Клаузиус;
    • д) Р. Майер.
  • 6. Какой из законов термодинамики выражает закон сохранения энергии?
  • а) первый;
  • б) третий;
  • в) второй;
  • г) ни один из них;
  • д) все они выражают. [1] [2] [3] [4]
  • в) второй;
  • г) ни один не выражает;
  • д) все выражают.
  • 8. Энтропия изолированной системы:
    • а) остается постоянной;
    • б) возрастает;
    • в) уменьшается;
    • г) равно нулю;
    • д) максимальна.
  • 9. Какое из следующих величин не является функцией состояния системы?
  • а) количество теплоты;
  • б) внутренняя энергия;
  • в) давление;
  • г) температура;
  • д) энтропия.
  • 10. Газу передано количество теплоты 500 Дж и внешние силы совершили на ним работу 300 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?
  • а) 500 Дж; б) 300 Дж; в) 200 Дж; г) 800 Дж; д) 0 Дж.
  • 11. Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машин с температурой нагревателя 227 °С и температурой холодильника 27 "С:
    • а) 100%; б) 88%; в) 60%; г) 12%; д) 40%.
  • 12. Газ получил от нагревателя 70 кДж теплоты. Каков КПД двигателя, есл 35 кДж теплоты отдано холодильнику?
  • а) 60%; б) 30%; в) 35%; г) 50%; д) 40%.
  • 13. КПД идеального теплового двигателя 40%. Газ получил от нагревателя 5 кД теплоты. Какое количество теплоты отдано холодильнику?
  • а) 3 кДж; б) 2 кДж; в) 4 кДж; г) 1 кДж; д) 3,5 кДж.
  • 14. Какие физические параметры у двух тел обязательно должны быть разными чтобы эти тела нс находились между собой в равновесии?
  • а) температура;
  • б) температура, давление и средняя скорость молекул;
  • в) давление;
  • г) температура и средняя скорость молекул;
  • д) средняя скорость молекул. [5]
  • 4. Как можно было бы определить современный детерминизм?
  • 5. Какие процессы называются обратимыми?
  • 6. Что выражает первый закон термодинамики?
  • 7. Дайте простую формулировку второго закона термодинамики.
  • 8. Как можно сформулировать этот же закон с помощью понятия энтропии?
  • 9. Как происходит эволюция в закрытых системах?
  • 10. Кто впервые выдвинул идею «тепловой смерти» Вселенной и в чем ее несостоятельность по современным представлениям?
  • 11. Как происходит самоорганизация в открытых системах?
  • 12. Каковы основные особенности состояния теплового равновесия?
  • 13. Что характеризует энтропия и как она меняется со временем для изолированных и неизолированных физических систем?
  • 14. Какое значение имеют в современной науке принципы лапласовского детерминизма?
  • 15. Какие интерпретации можно дать понятию вероятность?
  • 16. Каковы причины перехода от классического к неклассическому описани природы? В чем его сущность?
  • 17. В чем смысл теоремы Э. Нетер?
  • 18. Какие виды энергии вам известны?
  • 19. Чем обусловливается важность развития энергетики?
  • 20. Дайте краткую характеристику традиционным источникам энергии.
  • 21. Каковы перспективы развития атомной энергетики?
  • 22. Какими факторами обусловливается относительно медленное развитие гелио-энергетики?
  • 23. Каковы перспективы широкого использования источников энергии ветра мирового океана и геотерм ал ьных источников?

Тематика рефератов

  • 1. Проблема детерминизма и индетерминизма в современном естествознании.
  • 2. Роль вероятностных методов в классической физике и квантовой механике.
  • 3. Общенаучное значение понятия энтропии.

Литература

  • 1. Гусейханов, М. К. Концепции современного естествознания /М.К. Гусейханов О. Р. Раджабов. — М., 2009. — 540 с.
  • 2. Концепции современного естествознания / иод рук. С. А. Самыгипа. — Росто н/Д., 1997.-430 с.
  • 3. Дании, Д. С. Вероятностный мир. — М., 1981.
  • 4. Эрден-Груа, Т. Основы строения материи. — М„ 1976.

  • [1] Какой из законов термодинамики выражает направление протекания тепловых
  • [2] процессов?
  • [3] а) первый;
  • [4] б) третий;
  • [5] Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела? а) только совершением работы; б) только теплопередачей; в) совершением работы и теплопередачей; г) внутреннюю энергию тела изменить нельзя; д) среди ответов а) — г) нет правильного. Вопросы и задания для обсуждения 1. Чем отличаются универсальные законы от статистических? 2. Почему лапласовский детерминизм оказался несостоятельным? 3. Почему причинность не совпадает с детерминизмом в целом?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >