- •Естествознание как отрасль научного познания Наука как компонент духовной культуры
- •Естествознание в системе наук. Предмет и объект естествознания
- •Проблема двух культур – естественнонаучной и гуманитарной
- •Структура естественнонаучного познания Понятие метода и методологии
- •Уровни и формы научного познания
- •Методологические установки познания
- •Эволюционные и революционные периоды развития науки
- •Периодизация и хронологическая развитие естествознания
- •Мифологическая картина мира
- •Натурфилософский этап
- •Математическая программа
- •Атомистическая программа
- •Программа Аристотеля
- •Естествознание в эпоху Средневековья
- •Особенности средневековой духовной культуры
- •Особенности познавательной деятельности
- •Познание природы в эпоху Возрождения
- •Научная революция 17 века: возникновение классической механики
- •Развитие астрономии. И. Кеплер
- •Развитие физики
- •Развитие биологии
- •Развитие химии
- •Итоги научной революции 16-17 вв.
- •Естествознание 18 – первой половины 19 веков Развитие физики
- •Развитие астрономии
- •Развитие химии
- •Развитие биологии
- •Кризис естествознания на рубеже веков. Научная революция XX века
- •Развитие физики
- •Развитие астрономии
- •Развитие биологии
- •Развитие химии
- •Научная революция 20 века
- •Современная физическая картина мира Структура физических знаний
- •Физические картины мира
- •Материя. Структурность и системность материи
- •Концепции пространства и времени в современном естествознании
- •Принципы современной физики
- •Термодинамика
- •Электромагнитная концепция
- •Квантовая механика
- •Физика элементарных частиц
- •Современная астрономическая картина мира Измерение и изучение Вселенной
- •Строение Вселенной
- •Эволюция Вселенной
- •Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций
- •Современная географическая картина мира
- •Современная химическая картина мира
- •Атомно-молекулярное учение (учение о составе).
- •Структурная химия.
- •Учение о химических процессах.
- •Эволюционная химия
- •Современная биологическая картина мира
- •Классификация биологических наук
- •Основные этапы развития биологии в XX веке
- •Методологические установки современной биологии
- •Существенные черты живых систем
- •Основные уровни организации живого
- •Возникновение жизни на Земле
- •Основные этапы геологической истории Земли
- •Развитие жизни на Земле
- •Экологическая картина мира
- •Учение о биосфере
- •Экологические концепции
- •Возникновение человека и общества (антропосоциогенез) Естествознание XVII— первой половины XIX в. О происхождении человека
- •Предпосылки антропосоциогенеза
- •Этапы антропосоциогенеза
- •Организм человека как единая биологическая система
- •Сознание. Субъективный мир человека
- •Концептуальные перспективы естествознания Теория самоорганизации (синергетика)
- •1. Открытость.
- •2. Нелинейность.
- •3. Диссипативпостъ.
- •Глобальный эволюционизм
- •Наука и будущее человечества Естествознание как революционизирующая сила цивилизации
- •Наука и квазинаучные формы духовной культуры
Термодинамика
Термодинамика – это наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
Основа термодинамического метода – определение состояния термодинамической системы, представляющей собой совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой). Состояние системы задается термодинамическими параметрами: температура, давление и удельный объем (объем единицы массы).
Основные положения молекулярно-кинетических представлений.
1. Любое тело – твердое, жидкое или газообразное – состоит из большого числа малых частиц – молекул;
2. Молекулы всякого вещества находятся в беспорядочном, хаотическом, не имеющем какого-либо преимущественного направления, движения;
3. Интенсивность, определяемая скоростью движения молекул, зависит от температуры вещества.
Количественным воплощением молекулярно-кинетических представлений служат опытные газовые законы (Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона), уравнение Клайперона-Менделеева, основное уравнение кинетической теории идеального газа, закон Максвелла для распределения молекул и т.д.
Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории выт екает, что средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы прямо пропорциональна его термодинамической температуре и зависит только от нее.
Всякая термодинамическая система в любом состоянии обладает внутренней энергией – энергией теплового (поступательного, вращательного и колебательного) движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия.
Возможны два способа изменения внутренней энергии термодинамической системы при ее взаимодействии с внешними телами: путем совершения работы и путем теплообмена.
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) – одна из формулировок – количество теплоты, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение телом работы. Из этого закона следует вывод о невозможности вечного двигателя первого рода.
Термодинамические процессы необратимы. Т.е., если реализуется какой-либо термодинамический процесс, то обратный процесс, при котором проходятся те же тепловые состояния, практически невозможен.
Всякая предоставленная самой себе система стремится перейти в состояние термодинамического равновесия, в которой тела находятся в состоянии покоя по отношению друг к другу, обладая одинаковыми температурами и давлением. В системе тел, находящихся в термодинамическом равновесии, без внешнего вмешательства невозможны никакие реальные процессы. Следовательно, с помощью равновесной термодинамической системы невозможно совершить никакой работы. В этом состоит сущность второго закона термодинамики. Этот закон исключает возможность создания вечного двигателя второго рода.
Количественной характеристикой теплового состояния тела является число микроскопических способов, с помощью которых это состояние может быть достигнуто. Это число называется статистическим весом состояния (Г). Тело, предоставленное самому себе, стремится перейти в состояние с большим статистическим весом. Принято пользоваться не самим числом Г, а его логарифмом: S= k·ln Г, который называют энтропией тела. Понятие энтропии в термодинамике было введено для определения меры необратимого рассеяния энергии. Энтропия определяет характер процессов в адиабатических условиях: возможны только такие процессы, при которых энтропия либо остается неизменной (обратимые процессы), либо возрастает (необратимые процессы).
В современной физике второй закон термодинамики формулируется как закон, закон возрастания энтропии: для всех происходящих в замкнутой системе тепловых процессов энтропия системы возрастает. Максимально возможное значение энтропии замкнутой системы достигается в тепловом равновесии.
Закон возрастания энтропии имеет статистически-вероятностный характер и выражает постоянную тенденцию системы к переходу в более вероятное состояние. Энтропия – величина аддитивная, она пропорциональна числу частиц в системе. Поэтому для системы с большим количеством частиц второй закон термодинамики имеет не вероятностный, а достоверный характер.