- •16). Концепция дальнодействия и близкодействия. Понятие материального поля.
- •17). Непрерывность и дискретность в описании структуры материи.
- •18). Историческое развитие концепции пространства и времени в естествознании. Становление специальной теории относительности.
- •19). Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности.
- •20). Основные следствия из преобразований Лоренца. «Сокращение» длины движущихся объектов. «Замедление» хода движущихся часов.
- •21). Релятивистская динамика. Связь между массой и энергией.
- •22). Концепция искривленного 4-мерного пространства-времени в общей теории относительности.
- •23).Современная наука о пространстве и времени. Описание пространства и времени в ведущих физических теориях.
- •24). Развитие представлений о природе тепловых явлений. Начала термодинамики. Цикл Карно.
- •25). Проблема необратимости и ее статистическое решение.
- •26).Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
- •27). Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.
- •28). Динамические и статистические закономерности в естествознании. Особенности описания состояний в динамических и статистических теориях. Проблема детерминизма.
25). Проблема необратимости и ее статистическое решение.
1859 – Максвелл предложил применить правило теории вероятности для описания частиц (системы из их большого количества).
Оказалось, что невозможно точно определить скорости и координаты всех молекул газа в заданный момент времени. Их следует рассматривать, как случайные величины => нужно искать не их точное значение, а вероятности того, что эти величины имеют те или иные значения.
26).Термодинамический и статистический смысл понятия энтропии.
В качестве меры обратимости выступает энтропия, там, где необратимость . Число макросостояния, которым можно осуществить данное макросостояние, называют статистическим весом состояния или термодинамическим состоянием.
Чем больше число микросоставов
S = klnW – формула Больцмана.
S – энтропия, k – постоянная Больцмана, W – статистический вес.
Если есть система, то энтропия определяется по формуле:
S = S1 + S2 = klnW1 + klnW2 = klnW1W2
основные формулы физики
Энтропическая система складывается из энтропий частей, при этом вероятность перемножается:
S = S1 + S2
W = W1 + W2
S = S1 + S2 = klnW1 +klnW2 = k(lnW1 + lnW2) = kln(W1W2)
Энтропия наименее вероятного состояния, которую можно осуществить одним способом, равна нулю.
Допустим, в системе полный порядок (атомная решетка). Энтропия минимальна. Чем выше число возможности микросостояния (которое может осуществить данное макросостояние), тем выше статистический вес, следовательно, выше энтропия. Значит, энтропия может рассматриваться как мера упорядоченности системы: хаос – энтропия максимальна, порядок – энтропия минимальна.
2-ое начало термодинамики: замкнутые системы самопроизвольно переходят из упорядоченного состояния в неупорядоченное. Пример: чашка в руке => падает на пол => осколки. Порядок создается искусственно, беспорядок – самопроизвольно.
27). Проблема «тепловой смерти» Вселенной: формулировка, развитие и современное решение.
В 1852 году английский физик Томсон впервые выдвинул это понятие. Его выводы поддержал Клаузиус, применив 20ое начало термодинамики ко всей Вселенной в целом. Большинство процессов в природе необратимы => энтропия Вселенной будет возрастать => наступит состояние теплового равновесия с максимальной энтропией. Это наиболее вероятное состояние максимального хаоса, беспорядка, дезорганизации (будет одна температура у всех тел, мы не сможем отличать время и пространство; их не станет). Такое состояние и есть тепловая смерть вселенной.
Больцман – флуктуационная гипотеза (почему сейчас не смерь Вселенной?): нынешнее неоднородное состояние Вселенной является результатом гигантской флуктуации, отклонением от равновесия.
Грозит ли миру «тепловая смерть»? Много неточностей было выведено:
1. Никто не доказал, что наша Вселенная – замкнутая система, а значит, можно ли к ней применять 2-ое начало термодинамики – непонятно.
2. Можно ли применять идеальный газ по всей Вселенной?
3. Вселенная эволюционирует, расширяется. Для Вселенной с таким тяготением однородное изометрическое распределение вещества не является наиболее вероятным состоянием с максимальной энтропией.