- •3. Этапы развития науки (классический, неклассический, постнеклассический). Панорама современного Естествознания. Тенденции развития.
- •6. Наука как система и её основные компоненты. Общенаучные знания.
- •7. Методы современных естественных наук. Суть научного метода, его основные характеристики.
- •8. Формы познания. Структура и методы естественно-научного познания.
- •9. Структурные уровни организации материи. Микро-, макро-, мега- мир. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы.
- •10. Структурные уровни макромира. Вещество и поле – виды материи.
- •11. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения.
- •12. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета.
- •14. Основные идеи сто, ото. Связь гравитации с пространством–временем.
- •15. Квантово–полевая модель мира. Корпускулярно–волновой дуализм в современной физике. Гипотеза де Бройля.
- •16. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна.
- •17. Принцип симметрии, дополнительности, неопределенности, суперпозиции, соответствия, тождественности.
- •18. Свойства пространства, времени и законы сохранения.
- •19. Статистические и термодинамические свойства макросистем. Соотношение статистических и динамических закономерностей в природе.
- •20. Структурные элементы микромира (атомы, ядра, элементарные частицы, молекулы, кварковая модель атома).
- •21. Развитие взглядов на природу света. Формула Планка. Фотон и его характеристики.
- •22. Элементарные частицы и их классификации.
- •24. Парадокс времени в физике. Необратимые процессы и стрела времени.
- •29. Сверхпроводимость; втсп, перспективы их использования.
- •30. Новые вещества (фуллерены, нанотрубки, металлический водород, трансурановые элементы и т.Д.).
- •31. Исследование по созданию разеров, гразеров и сверхмощных лазеров. Перспективы их использования.
- •32. Проблема управляемого термоядерного синтеза.
- •33. Перспективы развития компьютерных технологий.
- •34. История развития знаний о веществе. Фундаментальные законы о составе и свойствах вещества.
- •37. Запасы и потребление сырья. Металлы. Неметаллическое сырье. Природный газ. Углерод. Вторичное сырье. Нефть. Уголь. Биомасса. Древесина.
- •38. Новые химические элементы. Радиоактивные изотопы. Плазмохимические процессы. И прочее.
- •39. Зарождение живой материи. Основополагающие жизненные системы. Хиральность молекул живых организмов.
- •41. Структура и свойства белков. Биосинтез белков. Строение и разновидности клеток. Прокариоты и эукариоты. Деление клеток.
- •42. Современное представление о происхождении жизни. Химическая эволюция. Органогены. Биохимическая стадия развития жизни. Эволюция организмов. Многообразие форм жизни.
- •44. Геологические эры и эволюция жизни. Разновидности живых организмов. Особенности растительного и животного мира. Адаптация живых организмов. Взаимосвязь живых организмов.
- •47. Естественно-научное понимание энергии. Энергия – источник благосостояния. Способы преобразования энергии. Эффективность производства и потребления энергии.
- •48. Тепловые электростанции. Способы повышения эффективности энергосистемы. Парогазовые установки. Проблемы прямого преобразования энергии.
- •49. Водородные двигатели. Гидроэлектростанции. Приливные электростанции. Геотермальные источники энергии.
- •50. Перспективы развития гелиоэнергетики. Современная ветроэнергетика. Развитие атомной энергетики.
- •53. Глобальные катастрофы и эволюция жизни. Космическое и внутрипланетарное воздействие на биосферу. Преодоление экологической катастрофы.
- •54. Метрологические наблюдения. Климат в прошлом. Долгосрочные прогнозы. Равновесие климата.
- •55. Парниковый эффект и погода. Кислотные осадки. Разрушение озонового слоя и проблемы его сохранения. Водные ресурсы. Способы сохранения водных ресурсов.
- •57. Человек и природа.
48. Тепловые электростанции. Способы повышения эффективности энергосистемы. Парогазовые установки. Проблемы прямого преобразования энергии.
Тепловые электростанции. Существенная доля электроэнергии производится на тепловых электростанциях, на которых ископаемое топливо используется для получения тепла и пара, подаваемого на турбогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Топливом служит уголь, нефть или природный газ, а на атомных станциях – ядерное горючее, выделяющее тепло при делении ядер.
В результате сжигания топлива или ядерных реакций выделяется тепло, используемое для нагревания воды и получения пара. Полученный пар с высокими температурой и давлением подается на турбину, вращающую якорь генератора электрического тока. Отработанный пар с пониженными температурой и давлением, покидая турбину, направляется в конденсатор, через который пропускается охлаждающая вода для превращения пара в воду. В процессе конденсации пара охлаждающая вода нагревается, эта вода сбрасывается в водоем, откуда она забиралась, либо пропускается через градирни для охлаждения и повторного использования в конденсаторе. Вода, образовавшаяся из сконденсированного пара, возвращается в котел, и описанный выше цикл повторяется.
Способы повышения эффективности энергосистем. Известно несколько способов повышения эффективности производства электроэнергии: создание тепловых электростанций с утилизацией тепловых отходов, применение комбинированного способа производства электроэнергии, создание магнитогидродинамических установок (МГД-генераторов), разработка энергосистем с прямым преобразованием энергии.
Проблемы прямого преобразования энергии. Прямое преобразование химической энергии в механическую, происходит, например, при мышечной деятельности живых существ.
При разработке новых модификаций преобразователей химической энергии в электрическую уделяется большое внимание повышению их мощности при снижении себестоимости вырабатываемой ими электроэнергии.
Прямое преобразование химической энергии в электромагнитную происходит в созданных сравнительно недавно химических лазерах, в которых атомы возбуждаются за счет энергии химических реакций. Однако КПД такого преобразования очень низок. Приведенные способы прямого преобразования энергии не являются примером промышленного производства энергии.
При прямом преобразовании химической энергии в электрическую повышается КПД и экономятся материалы. Поэтому по мере истощения ископаемых энергоресурсов и ужесточения требований к экологической чистоте энергетических установок и транспорта, как одного из основных потребителей энергоресурсов вклад химических источников электроэнергии с прямым преобразованием в общие ресурсы энергии с течением времени будет возрастать. Предполагается, что производство автомобилей с электрохимическими источниками энергии существенно возрастет уже в ближайшем столетии.
49. Водородные двигатели. Гидроэлектростанции. Приливные электростанции. Геотермальные источники энергии.
Гидроэлектростанции. Принцип работы гидроэлектростанций основан на преобразовании потенциальной энергии падающей воды в кинетическую энергию вращения турбины, связанной с генератором, преобразующим кинетическую энергию в электрическую. На современных гидроэлектростанций возводятся громадные плотины для увеличения объема воды, равномерно пропускаемой через турбины. Плотина не только создает вместилище для накопления воды, но и повышает ее уровень. При этом увеличивается потенциальная энергия воды, что приводит к возрастанию кинетической энергии вращения турбины и в конечном результате – к увеличению вырабатываемой электроэнергии.
Приливные электростанции. Приливные электростанции преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Одна из разновидностей устройств приливных электростанций состоит из плотины с встроенными в придонной ее части турбогенераторами. Затем поток полной воды пропускается через турбогенераторы по направлению к суше. Данный цикл потом повторяется, и энергия таким образом вырабатывается при отливе и приливе.
Геотермальные источники энергии. Но не только для отопления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Подземные воды, как «живая кровь» планеты, переносят природное тепло Земли на поверхность. Обладая большой подвижностью и высокой теплоемкостью, они играют роль аккумулятора и теплоносителя. Они либо накапливаются в водоносных горизонтах, либо выходят на поверхность земли теплыми или горячими источниками, а иногда вырываются в виде пароводяных смесей. Это гейзеры и фумаролы (специалисты их называют парогидротермами).
Разумеется, неконтролируемый забор теплой воды может рано или поздно привести к истощению источников. Чтобы этого не случилось, разработана методика замкнутой системы, по которой остывшая или обычная холодная вода возвращается в высокотемпературный пласт. По одной скважине закачивают холодную, а по другой получают уже горячую воду. Создается надежная, практически «вечная» замкнутая циркуляция. Подземная котельная такого типа создана, например, в Грозном.