Вопросы для самостоятельной работы

1) Каковы физические (агрегатные) состояния вещества?

2) Какими параметрами описывается состояние вещества?

3) Каковы основные законы сохранения в природе?

4) Как формулируются законы механического движения (законы динамики Ньютона)?

5) Какими способами можно изменить состояние вещества любой системы?

6) В чём заключается закон сохранения энергии термодинамической системы?

7) Какой процесс называется обратимым? Необратимым?

8) Какое состояние называется термодинамическим равновесием?

9) Какова сущность второго начала термодинамики?

10) Какая величина называется энтропией системы тел?

11) О чём говорит закон возрастания энтропии?

12) Чему равно изменение энтропии обратимого процесса в замкнутой системе?

13) В каком направлении происходят все естественные процессы?

14) Почему невозможен вечный двигатель первого рода?

15) Почему невозможен вечный двигатель второго рода?

16) Почему механическое движение переходит в тепловое?

17) Почему невозможна " тепловая смерть" Вселенной?

3. Мир непрерывных объектов. Физика полей

3.1. Классификация основных полей

В классическом представлении различают два вида материи: вещество и поле. К первому из них относятся атомы, молекулы и все построенные из них тела, структура и форма которых весьма разнообразны. Поле - особая форма материи, иногда его называют физическим полем. Оно характеризуется отсутствием массы покоя, но обладает энергией и передает ее. В настоящее время различают четыре вида полей соответственно основным видам фундаментальных взаимодействий: гравитационное поле, электромагнитное поле, поле слабых сил и поле ядерных сил. По современным представлениям любое взаимодействие тел или обмен энергией происходит через одно из четырех фундаментальных полей. Взаимодействие через любое поле происходит за счет обмена виртуальными частицами - квантами поля. У каждого поля имеются свои особые кванты поля, переносчики взаимодействий.

Согласно общей теории относительности, источниками гравитационного поля являются масса или энергия, а также импульс и поток массы. Переносчиком гравитационного взаимодействия является частица - гравитон (гравитино), масса покоя которой равна нулю. Скорость распространения частиц этого поля равна скорости света. Радиус действия поля равен бесконечности.

Поле слабых сил. Переносчиком взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны: W ⁺, W ^- и Z. Масса покоя этих частиц довольно велика. Радиус действия сил поля имеет порядок 10^-15 м.

Поле ядерных сил. Переносчиками взаимодействия являются глюоны. Радиус действия сил поля примерно равен 10^-13 м.

Электромагнитное взаимодействие. Переносчиками взаимо­действия является квант электромагнитного поля - фотон. Масса покоя фотона равна нулю. Скорость движения всегда равна скорости света. Радиус действия сил поля - бесконечность.

В повседневной жизни и технике мы чаще всего встречаемся с различными видами электромагнитных взаимодействий: силы упругости, трения, силы наших мышц и мышц различных животных и т.д.

Электромагнитное взаимодействие позволяет видеть окружающие нас многообразные предметы и тела, так как свет - одна из форм электромагнитного поля. Сама жизнь немыслима без сил электромагнитной природы. Живые существа и даже человек, как показывают полеты космонавтов, способны длительное время находиться в состоянии невесомости, когда силы всемирного тяготения заметно не проявляются. Но если бы на мгновение прекратилось действие электромагнитных сил, то сразу исчезла бы и жизнь. Строение атомной оболочки, сцепление атомов в молекулы (химическая связь) и образование из вещества тел различной формы определяются исключительно электромагнитным взаимодействием.

К созданию электромагнитной теории поля привела длинная цепь случайных открытий и планомерных кропотливых исследований, начиная с обнаружения способности янтаря, потертого о шелк, притягивать легкие предметы, и кончая предположением великого английского ученого Джеймса Клерка Максвелла о порождении магнитного поля переменным электрическим полем.

Лишь после создания Максвеллом электромагнитной теории поля, во второй половине XIX в., началось широкое практическое использование электромагнитных явлений. Изобретение радио русским физиком и электромехаником А.С. Поповым (1859-1906) - одно из первых важнейших применений принципов новой, электромагнитной, теории.