16. Современная наука о пространстве и времени. Описание пространства и времени в ведущих физических теориях.

Классическая мах-ка Ньютона	СТО	ОТО
пространство и время абсолютны, независимы ни друг от друга, ни от движения материи	пространство и время связанны между собой, но не зависят от материи	Пространство и время влияют на все, что происходит во вселенной и сами меняются под влиянием всего, что в ней происходит. Вселенная должна иметь начало, а может быть, и конец
Пространство и время - жесткая арена для событий, на которую все на ней происходящее не влияет. Пространство и время бесконечны и вечны

16. Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Цикл Карно.

До 17в тепло и холод рассматривали как 2 разные субстанции

1600г – Изобретение термометра. Галилей.

1742г – Андерс Цельсий

Наметились две противоположные точки зрения.

Согласно одной из них — вещественной теории тепла, теплота рассматривалась как особого рода невесомая "жидкость", способная перетекать из одного тела к другому. Эта жидкость была названа теплородом. Чем больше теплорода в теле, тем выше температура тела.

Согласно другой точке зрения, теплота — это вид внутреннего движения частиц тела. Чем быстрее движутся частицы тела, тем выше его температура.

Теория теплорода была опровергнута опытом Румфорда

Техническая революция

1774г – Дж. Ватт – паровой двигатель

1824г – Карно:

Рассмотрел идеальную тепловую машину (отсутствовало трение и теплообмен) – поэтому процессы стали обратимыми.

Рабочее тело – газ в цилиндре под поршнем.

2 изотермы, 2 изобаты.

1-2 – рабочее тело получает от нагревателя температуру Тн и теплоту Q₁.

2-3 – газ, расширяясь, охлаждается до температуры Тх.

3-4 – газ изотермически сжимают, при этом он отдает холодильнику количество теплоты Q₂.

4-1 – газ сжимают до тех пор, пока его температура не станет равной начальной.

- идеальная тепловая машина.

- реальная тепловая машина.

16. Проблема необратимости и ее статистическое решение.

Все процессы в природе необратимы. Методы Ньютоновской механики принципиально не применимы для описания поведения систем, содержащих громадное число частиц. Потребовался новый подход. Его предложил Максвелл в 1859г. Он считал, что для таких систем необходимо применять правила теории вероятности.

В принципе, невозможно точно определить скорости и координаты всех молекул газа в данный момент времени. Их следует рассматривать, как случайные величины. Значит, надо искать не их точные значения, а вероятности того, что эти величины имеют те или иные значения.

Статистический характер необратимости:

Макроскопическим называют состояние системы, заданное ее давлением, температурой и объемом.

Микроскопическим называют состояние макросистемы, если заданы положения и скорости всех частиц системы.

Одному и тому же макросостоянию может соответствовать громадное множество микросостояний.

Очевидно, что то макросостояние, которому соответствует большее число микросостояний осуществляется чаще => оно более вероятно.

Пример: У нас есть сосуд, разделенный на две части перегородкой. Подсчитаем вероятность попадания 1 молекулы в правую половину сосуда. Эта вероятность равна ½. Если молекул 2, то вероятность того, что они обе попадут налево = ½ * ½=1/4. Если молекул 7, то вероятность = . Т.е. Р=. Если N – огромное, то вероятность того, что все N-молекулы соберутся в одной половине сосуда практически = 0. Т.о. необратимость реальных процессов получает статическое объяснение.

(?)Почему предоставленная самой себе замкнутая система стремится к равновесию? Потому что это состояние наиболее вероятно. А самопроизвольный выход из нее маловероятен.

Статистические закономерности и само понятие необратимости имеют смысл только при рассмотрении систем из большого числа частиц. Значит. В малых масштабах при небольшом числе частиц становятся возможны отступления от наиболее вероятного состояния. Такие отклонения величин от средних значений, существующих в малых масштабах, называются флуктуацией. Вероятностная природа необратимости проявляется в том, что в природе все же происходят самопроизвольные отклонения от равновесия. Это и есть флуктуация. Всякая величина, возникающая как средняя, из-за действия многих элементов испытывает флуктуацию.