Ответы на вопросы к 24.03.20. Ответы на вопросы к 24. 03. 20 Вопросы к теме Пространство, время, принципы относительности Перечислите основные законы сохранения, назовите общие условия справедливости законов сохранения. Основные законы сохранения
 Скачать 92.5 Kb.
|
|
Ответы на вопросы к 24.03.20 Вопросы к теме «Пространство, время, принципы относительности» Перечислите основные законы сохранения, назовите общие условия справедливости законов сохранения. Основные законы сохранения: Закон сохранения энергии Закон сохранения импульса Закон сохранения момента импульса Закон сохранения массы Закон сохранения электрического заряда Закон сохранения лептонного числа Закон сохранения барионного числа Закон сохранения чётности Как формулируются постулаты Эйнштейна в СТО? В СТО Эйнштейном были сформулированы два постулата (принципа): Первый постулат теории относительности или Принцип относительности: никакие опыты, проведенные внутри данной инерциальной системы отсчета, не дают возможности обнаружить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно; все законы природы инвариантны (одинаковы) по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Второй постулат теории относительности или Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Что такое релятивистские эффекты? Перечислите их. Релятивистские эффекты - изменения пространственно-временных характеристик тел при скоростях, соизмеримых со скоростью света. Выделяется три релятивистских эффекта: Увеличение массы по сравнению с массой покоя. С ростом скорости растет и масса. Если бы тело могло двигаться со скоростью света, то его масса возросла бы до бесконечности, что невозможно. Эйнштейн доказал, что масса тела есть мера содержащейся в ней энергии(E= mc2). Сообщить телу бесконечную энергию невозможно. Сокращение линейных размеров тела в направлении его движения. Чем больше будет скорость космического корабля, пролетающего мимо неподвижного наблюдателя, и чем ближе она будет к скорости света, тем меньше будут размеры этого корабля для неподвижного наблюдателя. При достижении кораблем скорости света его наблюдаемая длина будет равна нулю, чего быть не может. На самом же корабле космонавты этих изменений не будут наблюдать. Замедление времени. В космическом корабле, движущемся со скоростью, близкой к скорости света, время течет медленнее, чем у неподвижного наблюдателя. В чем заключается принципиальное отличие общей теории относительности от СТО? Общая теория относительности рассматривает не только движение тел и влияние на него пространства-времени, но и влияние самих тел на свойство пространства. Принципиальным же отличием является то, что ОТО учитывает гравитационные поля. Перечислите основные эмпирические доказательства ОТО. Основными эмпирическими доказательствами общей теории относительности являются: Отклонение луча света в поле солнца из-за взаимодействия электромагнитного и гравитационного полей. Разное течение времени в точках с разным гравитационным потенциалом. Смещение перигелиев планет (в частности, смешение Меркурия), из-за того, что они не только притягиваются к Солнцу, но и друг к другу. Красное смещение в спектрах небесных тел. Вопросы к теме «Химические системы» Что такое хим. элемент, простое вещество, хим. соединение? В чем различие двух последних понятий? Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер и одинаковым числом электронов в атомной оболочке. Простые вещества — вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента Химическое соединение — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или более элементов Различие двух последних понятий очевидно: простые вещества всегда состоят из атомов одного химического элемента, в то время как химическое соединения это всегда сложное вещество, оно состоит из атомов двух или более элементов. Сколько изотопов водорода известно в настоящее время? Как они называются? Где могут использоваться? Какие различия в строении атомов наблюдаются у разных изотопов водорода? Современной науке известны следующие изотопы водорода: Протий – составляет около 99,9% от всех атомов водорода. Дейтерий - Наибольшие количества дейтерия применяются в атомной энергетике[6]. Он обладает самыми лучшими свойствами замедления нейтронов. В смеси с тритием или в соединении с литием-6 применяют для термоядерной реакции в водородных бомбах. Также применяется в качестве меченого стабильного индикатора в химических, биологических и других лабораторных исследованиях и технике. Перспективным также представляется применение дейтерия (в смеси с тритием) для получения высокотемпературной плазмы, необходимой для осуществления управляемого термоядерного синтеза. С некоторых пор дейтерий используется в медицине компаниями, разрабатывающими лекарства, которые с его помощью пытаются увеличить время метаболизма лекарства. Тритий - В 2012 году канадская фирма City Labs представила радиоизотопные генераторы электричества сверхмалой мощности на базе трития. Тритий используется в источниках подсветки в военных и гражданских приборах. Квадий – нестабилен. Пентий – нестабилен. Гексий – нестабилен. Септий – нестабилен. Какое из фундаментальных физических взаимодействий реализуется в хим. связи? В химической связи реализуется электромагнитное взаимодействие. Что такое катализаторы и ингибиторы хим. реакций? Дать определение и привести примеры природных и искусственных катализаторов и ингибиторов. Катализатор – вещество, ускоряющее хим. реакцию. Ингибитор – вещество, замедляющее хим. реакцию. Природные катализаторы: Боксит, Кизельгур, Железная руда Различные глины - монтмориллонит, каолинит, бейделлит, бентониты Искусственные катализаторы: Мелкодисперсная платина Оксид марганца Оксид алюминия Серная кислота Природные ингибиторы: Тмин Тимьян Шалфей Токоферолы Искусственные ингибиторы Сложные эфиры галловой кислоты Пропилгаллаты Ионол Некоторые фенолы и амины Перечислить этапы формирования концептуальных знаний в современной химии. Первый этап в развитии химии (первый концептуальный уровень химических представлений) можно назвать уровнем исследования химических свойств веществ, определяемых их элементным составом. В начале XIX века число открытых химических элементов стало стремительно возрастать. Были открыты такие элементы как бор, палладий, родий, церий, осмий, иридий, ниобий, тантал и др. Встал вопрос о числе химических элементов и их классификации. Ряд ученых уловили основы некоторых закономерностей, лежащих в основе списка химических элементов[98]. Решающий успех в деле упорядочения химических элементов выпал на долю Д.И.Менделеева, который положил в основу своей классификации химических элементов атомную массу. Открытие Д.И.Менделеевым периодического закона датируется 1 марта (по новому стилю) 1869 г., когда им была составлена таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Окончательный вид своей таблице Менделеев придал в 1871 году. Будучи уверенным в истинности своей классификации, он предсказал на месте пропусков своей таблицы существование трех новых элементов. Менделеев назвал их экабор, экаалюминий и экакремний. Историю проблемы химического элемента завершает создание периодического закона и его современной интерпретации. Это обозначает, что современная наука в состоянии ответить на вопросы: что такое химический элемент? Как свойства элемента связаны с его внутренней структурой? Каково число возможных изотопов данного элемента? и подобные данным вопросы. Проблема химического соединения - это проблема природы химической связи, объединяющей атомы различных веществ в квантовомеханическую систему - молекулу. Большинство атомов различных веществ не могут существовать самостоятельно. Самостоятельно существовать в природе могут только молекулы, поскольку только в молекуле достигается устойчивость вещества за счет насыщения электронных оболочек его атомов. Именно молекула обладает свойствами вещества, в том числе, и способностью вступать в те или иные химические реакции. Вторым этапом (концептуальным уровнем познания химических свойств веществ) можно считать развитие представлений о структуре химического соединения (структурную химию). В рамках этого этапа химики должны были ответить на такие вопросы как: Как и почему объединяются элементы в соединения? Чем объясняется структура и устойчивость соединений? Какова структура сложных соединений? и т.п. вопросы. Свое начало структурная химия берет в идеях английского химика Дж.Дальтона (1766-1844). Дальтон установил закон кратных отношений, из которого непосредственно вытекало, что химические соединения отличаются по составу на целые атомы. Молекулы, образованные из различных атомов, обладают свойствами отличными от свойств элементов, их составляющих. В конце XIX века датчанином Якобом Гендриком Вант-Гоффом(1852-1911) была обнаружена асимметричность четырехвалентного атома углерода в органических соединениях. В конце XIX столетия утвердилось мнение, что пространственная оптическая изомерия характерна не только для углерода, но и некоторых азотсодержащих соединений, соединений кобальта, хрома, родия и ряда других металлов. Швейцарский химик Альфред Вернер (1866-1919) создал теорию вторичных валентностей, которые порождаются изменением конфигурации электронных облаков в молекулярной структуре. Первоначально считалось, что они резко отличаются от валентных сил, но впоследствии пришли к оправданному мнению, что существенных различий между первичными и вторичными валентностями не существует. На основе этой теории объясняется строение таких веществ, как, например, гемоглобин, хлорофилл. Третьим этапом развития химической науки стало учение о химических процессах. Этот этап совпадает с рождением химической промышленности. Процедура получения тех или иных веществ связана с исследованием условий протекания реакций между ними, т.е. влияния на возможность и направление реакции различных физических параметров: температуры, давления, концентрации и т.п. Эта отрасль химических знаний получила название химической термодинамики и кинетики. По своему существу эта отрасль знаний является пограничной между физикой и химией, поэтому эта проблематика породила развитие новой области знаний - физической химии. Американский физик Джозайя Гиббс Уиллард (1839-1903) ввел понятие свободной энергии, которая получила впоследствии название энергии Гиббса. Энергия Гиббса описывается уравнением G = H – TS, где H – энтальпия, S – энтропия, T – температура. Любая химическая реакция сопровождается изменением свободной энергии системы. В Европе, где труды Гиббса достаточно долго не были известны, основу учения о термодинамических методах управления химическими процессами создал французский химик Анри Луи Ле Шателье (1850-1936), который сформулировал принцип подвижного равновесия. Изменение температуры, давления, концентрации - способы сместить равновесие в сторону искомой реакции и получения необходимого продукта. Немецкий физикохимик Фридрих Вильгельм Оствальд (1853-1932), обучавшийся в Дерптском (Тартусском) университете и некоторое время работавший профессором химии в Рижском политехникуме, впервые определил катализатор как вещество, изменяющее скорость реакции, но не входящее в состав конечного продукта. В XX веке стало понятно, что большинство (порядка 80 процентов) химических реакций идет с участием катализаторов. Различают: катализ, ускоряющий химический процесс, и замедляющий его - ингибитор. В современной химической промышленности используются как катализаторы, так и ингибиторы, управляющие скоростью и направленностью химической реакции. Четвертым уровнем познания химии стал уровень эволюционной химии. Этот этап развития химии возможен при соответствующем уровне развития биологии и изучения особенностей химического производства в живых организмах. Ученых всегда поражала высокая эффективность химических реакций в живом веществе и экономичность энергетических затрат в подобных реакциях. Органический синтез в биомолекулах настолько сложен и отлажен, что эти молекулы с огромной степенью точности воспроизводят себе подобные. Эти особенности живого навели на мысль о необходимости построения принципиально новой химии и нового управления химическими процессами. Совсем не обязательно повторять то, что делается природой. Необходимо понять и использовать принципы, которые открывают возможность реакций, подобных осуществляемым в живых организмах. Связь химии с молекулярной биологией в этих областях изучения привела к развитию смежной отрасли исследований - биохимии. Вопросы к теме «Динамические и статистические закономерности» В чем заключается сущность механистического (Лапласовского) детерминизма? Суть классической версии концепции Лапласовского детерминизма заключалась в том, что вероятность рассматривалась лишь как связанная с неполным знанием. «В природе нет вероятности. Все, что происходит в мире, непременно и несомненно. Вероятность есть следствие слабости человеческой, она относится к нам, существует для нас и может быть только для нас» (Остроградский). Указать основные понятия статистических теорий. Качественная однородность - принадлежность единиц (явлений) к одному определенному типу, что обеспечивается в равной степени у всех единиц совокупности наличием основных, характерных признаков данного типа. Например: студенты очной формы обучения - качественная группа, по ряду признаков (не работают, имеют право получать пособие (стипендию) от государства) она отличается от других качественных групп (например, пенсионеры - они тоже не работают и тоже получают пособие (пенсию) от государства). Количественная однородность - близость количественных значений основных признаков единиц совокупности друг к другу. Например, рост обычного человека (мужчины) находится в интервале от 165 до 195 см. При подготовке статистического наблюдения необходимо определить такие понятия, как объект наблюдения, единицу наблюдения, единицу совокупности. Объект наблюдения - совокупность общественных процессов или явлений, подвергающихся статистическому исследованию. Пример, объект наблюдения - промышленность - совокупность предприятий. Объект наблюдения при переписи населения - само население. Единица наблюдения - составная часть объекта наблюдения, представляющая источник информации. Пример, предприятие, артель - это единицы наблюдения. Единица совокупности - составной элемент объекта наблюдения, основа счета, который обладает признаками, подлежащими регистрации в процессе наблюдения. Единицы совокупности обладают свойствами и особенностями, выражающими их характер и связи с окружающим миром. Эти свойства, особенности единиц совокупности называются признаки. Признаки - непосредственный объект статистического измерения. Привести примеры динамических и статистических теорий. Примеры динамических теорий: Классическая механика Классическая теория излучения Релятивистская механика Термодинамика, Теория относительности, Эволюционная теория Ламарка, Теория химического строения Примеры статистических теорий: Статистическая теория поля Молекулярно-кинетическая Статистическая механика в физике, Дарвиновская теория эволюции Менделевская генетика. Тест В А Б Б А А Б Г В Б Б А |