- •1.Естествознание. Тенденции в развитии естествознания. Темпы развития естествознания. Физические революции. Фундаментальные и прикладные науки (сущность и проблемы).
- •2. Естествознание – основа современных наукоёмких технологий. Технологии (понятие, история, классификация). Научно-технические революции. Жизненный цикл технологии.
- •3.Инновации. Виды инноваций. Инновационные технологии. Жизненный цикл нововведений
- •4. Техносфера. Особенности развития технологий. Обновление технологий и подъёмы в экономике.
- •5. Представления о материи, движении, пространстве и времени. Понятие о структурных уровнях организации материи. Мегамир, макромир и микромир.
- •6. Фундаментальные взаимодействия.
- •7. Механика как основа многих технологий. Основные законы и понятия механики.
- •8. Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения, их применение в технике и технологиях. Принцип реактивного движения.
- •9. Применение фазовых переходов в технике и технологиях.
- •10. Элементная база компьютера. Развитие твердотельной электроники. Технологии микроэлектроники. Развитие нанотехнологии.
- •11. Основные представления современной химии. Эволюционная химия. Синтез новых материалов и применение новых материалов в технике и технологиях.
- •12. Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических свойств веществ. Периодическая таблица элементов д. И. Менделеева. Трансурановые элементы и их применение в технике и технологиях.
- •13. Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции и их применение в технике и технологиях.
- •14. Естественно-научные основы лазерных технологий. Особенности лазерного излучения. Применение лазеров в технике и технологиях.
- •15. Современные представления об эволюции Вселенной, галактик, звезд и звездных систем.
- •16. Солнечная система. Законы небесной механики – законы Кеплера. Солнечно-земные связи. Учение а. Л. Чижевского. Ракетно-космические технологии.
- •17. Гравитационное взаимодействие тел. Закон всемирного тяготения Ньютона. Космические скорости.
- •18. Самоорганизация в живой и неживой материи. Синергетика и её применение в технике и технологиях.
- •19. Основные понятия термодинамики. Первое и второе начало термодинамики.
- •20. Синтез органических и неорганических соединений. Биосинтез. Применение синтезированных соединений в технике и технологиях.
- •22. Электрический ток и магнитное поле и их применение в технике и технологиях. Напряженность магнитного поля и закон полного тока. Энергия магнитного поля.
- •23. Геометрическая оптика и волновая теория света. Дисперсия, явления интерференции и дифракции, поляризация и их применение в технике и технологиях.
- •24. Металлургические технологии.
- •25. Классификация двигателей и принципы их работы.
- •26. Информационные технологии. Суперкомпьютер. Нейронные сети. Технологические возможности реализации высокой информационной плотности.
- •27.Энергетическое машиностроение. Станкостроение. Робототехника.
- •28. Наночастицы. Нанотехнологии. Нанолитография. Наномедицина. Нанобиоэлектроника. Молекулярная самосборка. Наноматериалы.
- •29. Машиностроительные технологии.
- •30. Основные научные достижения в биологии и генетике. Роль днк и рнк в системе управления генетической информацией. Наследственность и изменчивость.
- •31. Ген. Геном. Генотип. Генная инженерия. Клонирование.
- •32.Биотехнологии – прикладное направление современной биологии. Применение биотехнологий в различных отраслях народного хозяйства.
- •33. Технологии строительства.
- •34. Развитие химических технологий. Химические процессы. Виды катализа. Применение катализа в химических технологиях.
- •35.Транспортные технологии. Экономичный автомобиль. Виды транспорта (авиа, автомобильный, железнодорожный, речной, морской, трубопроводный) и их характеристика.
- •36.Научные методы исследования. Принципы познания.
- •Формы познания
- •37. Сознание и интеллект. Человек и эмоции. Исследования человеческого мозга и возможностей человека.
- •1. Формы движения материи. Потенциальная и кинетическая энергии, их природа и взаимопревращение.
- •2. Технологии лёгкой промышленности.
- •3. Сельскохозяйственные и лесные технологии.
- •4.Добывающая и перерабатывающая промышленность. Инновации в добывающей и перерабатывающей промышленности.
- •5. Сущность процесса измерения. Виды измерений. Роль измерений в науке, технике. Погрешности измерений, их виды, причины возникновения.
- •6.Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение.
- •7. Звуковые волны. Инфразвук, гиперзвук, ультразвук и его применение в технике и технологиях.
- •10. Классы точности измерительных приборов. Абсолютные и относительные погрешности. Измерительные технологии.
- •11. Промышленная переработка топлива (коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти методом ректификации).
- •12. Тепловая машина. Цикл Карно. Паровая машина. Использование тепловых машин в технике и технологиях.
- •13. Физические эффекты (эффект эжекции, гироскопический эффект, центробежная сила, эффект Доплера, акустическая кавитация, диффузия, гидростатическое давление) в машиностроении.
- •14. Эффект Доплера и его применение в технике и технологиях.
- •15. Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в технике и технологиях.
- •16. Квантовые эффекты в микромире. Виды спектров. Спектральный анализ и его применение в технике и технологиях.
- •17.Новые технологии передачи и хранения информации.
- •19. Основные закономерности цепей постоянного тока. Закон Ома, 1-е и 2-е правила Кирхгофа. Применение постоянного тока в технике и технологиях.
- •20. Основные закономерности цепей переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока. Последовательный и параллельный резонансы. Явление резонанса и его применение в технике и технологиях.
- •21. Техническое использование переменного тока.
- •22. Закон Фарадея и принцип действия электрических трансформаторов. Линии электропередач.
- •23. Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила Лоренца. Принцип действия электрогенераторов.
- •24. Электромагнитное излучение и его природа. Шкала электромагнитных волн, области применения различных частотных диапазонов в технике и технологиях.
- •25. Свойства металлов (электропроводность, звукопроводность, твёрдость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность).
- •26. Сущность параметров давления и температуры, их влияние на фазовое состояние вещества, использование на практике, в технике и технологиях.
- •27. Источники энергии. Способы преобразования энергии. Тэс, гэс, аэс. Альтернативная энергетика.
- •29. Поведение веществ в электрических полях. Диэлектрики и пьезоэлектрики и их применение технике и технологиях.
- •30. Поведение веществ в магнитных полях. Ферромагнетики и ферриты и их применение технике и технологиях.
- •31. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение технике и технологиях.
- •32. Производство металлов (сталь, чугун, алюминий).
- •33. Радиоактивность и закон радиоактивного распада. Изотопы. Технологии утилизации радиоактивных отходов и материалов.
- •34. Энергосберегающие технологии.
- •35. Промышленные биотехнологии. Пищевые технологии. Производство лекарственных препаратов, продуктов питания.
- •36. Топливные элементы. Водородная энергетика.
- •37. Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях.
19. Основные понятия термодинамики. Первое и второе начало термодинамики.
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем, находящихся в системе термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями .Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов («Начал»), которые являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел. Поэтому закономерности в соотношениях между физическими величинами, к которым приводит термодинамика, носит универсальный характер. Обоснование законов термодинамики, их связь с законами движения частиц, из которых построены тела, дается статистической физикой, задачей которой является выражение свойств макроскопических тел, т.е. тел, состоящих из очень большого количества одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.) через свойства этих частиц и взаимодействие между ними. Первое начало термодинамики утверждает, что если система совершает термодинамический цикл, т.е. в конечном счете возвращается в исходное состояние, то полное количество тепла, сообщенное системе на протяжении цикла, равно совершенной ею работе. Количественная формулировка первого начала термодинамики: количество тепла dQ, сообщенное телу идет на увеличение его внутренней энергии dU и на совершение телом работы dA, т.е. dQ=dU+dA. Второе начало термодинамики утверждает, что теплота не может самопроизвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с большей температурой. С.Карно в 1824 г. показал, что любая тепловая машина должна содержать помимо источника теплоты (нагревателя) и рабочего тела, совершающего термодинамический цикл (например, пара), еще и холодильник, имеющий температуру более низкую, чем температура нагревателя. Обобщение вывода Карно на произвольные термодинамические системы и позволило Р.Клаузиусу сформулировать в 1850 г. указанное Второе начало. В формулировке В.Томсона (1851) Второе начало утверждает, что невозможно произвести механическую работу за счет охлаждения одного теплового резервуара.
20. Синтез органических и неорганических соединений. Биосинтез. Применение синтезированных соединений в технике и технологиях.
В процессе развития производства для различных систем и технических устройств требуются материалы с различными свойствами, работающими в разных внешних условиях и подвергающихся различным внешним воздействиям. В последние десятилетия широкое применение стали находить искусственные органические материалы, обладающие разнообразными свойствами, многие из которых можно задавать при их производстве, получая материалы с наперед заданными свойствами.
Органические вещества — это соединения углерода с другими веществами. Углерод образует соединения с большинством элементов и обладает наиболее выраженной способностью к образованию молекул цепного и циклического строения. Скелет таких молекул может состоять из практически неограниченного числа атомов углерода, непосредственно соединенных друг с другом и включать в себя и другие элементы. Для соединений углерода характерно явление изомерии, т. е. существование веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся последовательностью сцепления атомов или расположением их в пространстве и поэтому различных по физическим и химическим свойствам. Все органические вещества делятся на три класса:
ациклические — соединения с незамкнутыми цепями (метановые углеводороды — насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды — этилен, ацетилен и др.);
изоциклические, в молекулах которых имеются циклы из атомов углерода (циклопарафиновые или полиметиленового ряда, а также ароматические углеводороды);
гетероциклические, в молекулах которых имеются циклы, содержащие кроме углерода атомы О, N, S, Р, Аs и другие.
От каждого углеводорода образуется целый генетический ряд путем замены атома водорода иной функциональной группой.
Основным поставщиком органических веществ в природе являются растительный и животный мир. Растения усваивают из атмосферы углекислый газ и при помощи хлорофилла, содержащегося в листьях, и солнечной энергии образуют органические вещества, являющиеся строительным материалом для самих растений. Животные, поедая растения, накапливают органические вещества в своем теле, которые затем после гибели животных, переходят в почву, разлагаются, а затем также поглощаются растениями. В результате развития органической химии оказалось возможным создание широкого спектра искусственных органических веществ, которые нашли применение в технике, медицине, биологии. Полимеры — это химические соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок. Природными полимерами (биополимерами) являются белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы. Синтетическими полимерами искусственного происхождения являются всякого рода производные от углеводородов — полиэтилены, полипропилены, фенолоформальдегидные смолы и т. п.
Пластмассы (пластические массы) — это материалы, содержащие в своем составе полимер, который в период формирования изделий находится в вязко текущем или высокопластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формированию изделий, пластмассы делятся на реактопласты и термопласты. Реактопласты — это материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера — отвердением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязко текучее состояние. При формировании термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязко текучее состояние.
Биосинтез — процесс синтеза природных органических соединений живыми организмами. Путь биосинтеза соединения — это приводящая к образованию этого соединения последовательность реакций, как правило, ферментативных (генетически детерминированных), но изредка встречаются и спонтанные реакции, обходящиеся без ферментативного катализа. Например, в процессе биосинтеза лейцина одна из реакций является спонтанной и протекает без участия фермента. Биосинтез одних и тех же соединений может идти различными путями из одних и тех же или из различных исходных соединений. Процессы биосинтеза играют исключительную роль во всех живых клетках.
21. Электрический заряд и электрическое поле, законы электростатики и их применение в технике и технологиях. Напряженность, электрическая индукция, взаимодействие зарядов, закон Кулона. Энергия электрического поля.
Электрический заряд — это свойство материальных тел, выражающееся к способности особого рода взаимодействия; количественная характеристика, показывающая степень возможного участия тела в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в СИ — кулон. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы — электрон (один отрицательный элементарный электрический заряд) и протон (один положительный элементарный заряд). Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) – численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положительные и отрицательные значения. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов. Электрический заряд любой элементарной частицы присущ этой частице в течение всего времени ее жизни, поэтому элементарные заряженные частиц зачастую отождествляют с их электрическими зарядами. В системе СИ электрический заряд измеряется в кулонах (Кл). Наиболее известные элементарные носители заряда – электроны, имеющие отрицательный заряд и протоны, имеющие такой же по величине положительный заряд. Электрический заряд любого заряженного тела кратен модулю заряда электрона, так называемому, элементарному заряду Кл. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твердых тел скомпенсированы. Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля. Напряжённость электрического поля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы (F), действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q: E=F/q.
Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле.
Электростатика - раздел электродинамики, изучающий взаимодействие и электрические поля покоящихся электрических зарядов.
Закон Кулона - сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Закон сохранения электрического заряда – Замкнутая система тел алгебраическая сумма зарядов есть величина постоянная.
Замкнутая система – система тел, при котором они взаимодействуют только между собой.
Электрическая индукция (D) - величина, характеризующая электрическое поле в веществе наряду с напряженностью (Е): D = eЕ, где e - диэлектрическая проницаемость вещества. Поток электрической индукции через замкнутую поверхность определяется свободными зарядами, находящимися внутри этой поверхности (т. е. не зависит от связанных зарядов, входящих в состав нейтральных атомов и молекул).
Электрические заряды взаимодействуют между собой, т.е. одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные притягиваются. Силы взаимодействия электрических зарядов определяются законом Кулона и направлены по прямой линии, соединяющей точки, в которых сосредоточены заряды.