Ім'я файлу: Влада Рибак - 38. СЗ. Сучасна природничо-наукова картина світу(П Розширення: docx Розмір: 490кб. Дата: 20.04.2022 скачати Реферат На тему: “Розвиток ідеї збереження в науці” Підготувала студентка групи к-11 Рибак Влада План: Закон збереження закон збереження енергії закон збереження маси закон збереження імпульсу закон збереження моменту імпульсу закон збереження електричного заряду Висновок Зако́ни збере́ження у фізиці — група законів, які стверджують, що значення певних фізичних величин не змінюється в замкненій системі з її еволюцією. Далі наводиться частковий перелік законів збереження, але на сьогодні не є доведеним фактом, що він є повний або повністю коректний (наприклад, в загальній теорії відносності, імпульс та момент імпульсу не зберігаються через те, що викривлений просторово-часовий многовид не задовольняє певні топологічні умови): закон збереження енергії закон збереження маси закон збереження імпульсу закон збереження моменту імпульсу закон збереження електричного заряду Закон збереження енергії Закон збереження енергії, у фізиці, принцип, згідно з яким повна енергія замкненої системи зберігається впродовж часу. Енергія не виникає з нічого і не зникає в нікуди, а може лише перетворюватись з однієї форми на іншу. Через цей закон неможливі вічні двигуни першого роду. Закон був відкритий незалежно, для різних видів енергії багатьма вченими, серед яких Готфрід Лейбніц — для кінетичної енергії, Джеймс Джоуль для внутрішньої енергії, Джон Пойнтинг для електромагнітної енергії Історія відкриття закону збереження енергії Закон збереження енергії, у фізиці, принцип, згідно з яким повна енергія замкненої системи зберігається впродовж часу. Енергія не виникає з нічого і не зникає в нікуди, а може лише перетворюватись з однієї форми на іншу. Через цей закон неможливі вічні двигуни першого роду. Закон був винайдений незалежно, для різних видів енергії багатьма вченими. Працями вчених XVIII ст. було доведено, що при здійсненні механічної роботи виникає теплота. Але який кількісний зв’язок між ними? Чи завжди треба затратити одну і ту ж кількість роботи (і яку саме), щоб отримати одиницю кількості теплоти? Відповідь на ці питання шукали багато вчених в першій половині XIX ст. Закон збереження енергії відкрив в середині 19 століття німецький вчений Р.Майєр, англійський вчений Д.Джоуль. А найбільш точне формулювання закону було надане в працях німецького вченого Г. Гельмгольца. Джоуль першим здійснив точні вимірювання механічного еквівалента теплоти. Досліди Джоуля довели, що механічна енергія не пропадає безслідно. Опускаються гирі, обертають лопаті в посудині з ртуттю, і температура ртуті підвищується на строго певне число градусів. Під час перебування в тропіках в якості суднового лікаря Майер при епідемії легеневих захворювань лікував моряків звичайним в той час методом: рясним кровопусканням з вени руки. Він звернув увагу на те, що колір венозної крові значно світліше, ніж при плаванні в північних широтах. Її можна сплутати з артеріальною. Між різницею температур тіла і навколишнім середовищем і ступенем окислення крові існував очевидний зв’язок. Звідси Майер зробив висновок про зв’язок між споживанням їжі і утворенням теплоти в організмі. У 1847 р вийшла в світ робота німецького вченого Германа Гельмгольца. На основі відомих наукових даних він теоретично досліджував перетворення енергії в багатьох механічних, теплових, електричних, світлових і хімічних процесах і сформулював закон перетворення і збереження енергії як загальний закон природи. Цей найважливіший закон природи відкритий зусиллями вчених багатьох країн. Відкриття закону збереження енергії вплинуло не тільки на розвиток фізичних наук, а й на філософію. Зако́н збере́ження ма́си Зако́н збере́ження ма́си — закон, що постулює збереження сумарної маси всіх речовин у замкненій системі, незважаючи на будь-які внутрішні процеси. Цей закон працює лише у класичній фізиці, коли релятивістські ефекти невеликі. З точки зору атомно-молекулярного вчення закон збереження маси речовин пояснюється тим, що під час хімічних реакцій загальна кількість атомів окремих елементів залишається незмінною, бо при хімічних перетвореннях речовин атоми не зникають безслідно і не утворюються з нічого, а тільки перегруповуються з молекул одних речовин у молекули інших речовин. Цей закон є основним для хімії і всього природознавства. Йому підлягають всі хімічні перетворення, що відбуваються в природі і техніці. На ньому ґрунтуються також усі розрахунки в хімії. Закон збереження маси справедливий для будь-яких хімічних перетворень у замкненій системі, але при ядерних перетвореннях він набирає специфічних рис. Математично закон збереження маси виражається рівнянням неперервності. Закон збереження маси історично бачили як одне з формулювань закону збереження матерії. Одним з перших його сформулював давньогрецький філософ Емпедокл ( V століття до н.е..): Ніщо не може статися з нічого, і ніяк не може те, що є, знищитися . Пізніше аналогічна теза висловлювали Демокріт, Аристотель і Епікур (у переказі Лукреція Кара). Середньовічні вчені також не висловлювали жодних сумнівів в істинності цього закону. В 1630 Жан Ре (Jean Rey, 1583-1645), доктор з Перигора, писав Мерсенну [2] : Вага настільки тісно прив'язаний до речовини елементів, що, перетворюючись з одного в інший, вони завжди зберігають той же самий вагу. З появою поняття маси як міри кількості речовини, пропорційної вазі, формулювання закону збереження матерії була уточнююча: маса є інваріант, тобто при всіх процесах загальна маса не зменшується і не збільшується (вага, як припускав вже Ньютон, інваріантом не є, оскільки форма Землі далека від ідеальної сфери). У середині XVIII століття досліди Роберта Бойля поставили закон збереження маси під сумнів - у нього при хімічної реакції вага речовини збільшився. Однак М. В. Ломоносов та інші фізики незабаром вказали Р. Бойлю на його помилку: збільшення ваги відбулося за рахунок повітря, а в запаяному посудині вага зберігався незмінним. Ломоносов писав Л. Ейлера : Всі зустрічаються в природі зміни відбуваються так, що якщо до чого-небудь щось додалося, то це віднімається в чогось іншого. Так, скільки матерії додається до якого-небудь тілу, стільки ж втрачається в іншого, скільки годин я витрачаю на сон, стільки ж забираю від неспання і т. д. Надалі, аж до створення фізики мікросвіту, закон збереження маси вважався дійсним і очевидним. Іммануїл Кант оголосив цей закон постулатом природознавства [3] (1786). Лавуазьє в "Початковому підручнику хімії" ( 1789), призводить точну кількісну формулювання закону збереження маси речовини, проте не оголошує його якимось новим і важливим законом, а просто згадує мимохідь як про добре відомий і давно встановлений факт. Для хімічних реакцій Лавуазьє сформулював закон так [4] : Ніщо не твориться ні в штучних процесах, ні в природних, і можна виставити положення, що у всякій операції [хімічної реакції] є однакова кількість матерії до і після, що якість і кількість почав залишилися тими ж самими, відбулися лише переміщення, перегрупування. На цьому положенні грунтується все мистецтво робити досліди в хімії. Іншими словами, маса всіх речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі всіх продуктів реакції. У XX столітті виявилися два нових властивості маси. (M1) Маса фізичного об'єкта залежить від його внутрішньої енергії (див. Еквівалентність маси та енергії). При поглинанні зовнішньої енергії маса зростає, при втраті - зменшується. Звідси випливає, що в загальнофізичної сенсі закон збереження маси невірний. Особливо відчутно зміна маси при ядерних реакціях. Але навіть при хімічних реакціях, які супроводжуються виділенням (або поглинанням) тепла, маса не зберігається, хоча в цьому випадку дефект маси незначний. Маса зберігається тільки в консервативних системах, тобто при відсутності обміну енергією з зовнішнім середовищем. Академік Л. Б. Окунь пише: [5] Щоб підкреслити, що маса тіла змінюється завжди, коли змінюється його внутрішня енергія, розглянемо два буденних прикладу: 1) при нагріванні залізного праски на 200 його маса зростає на величину ; 2) при повному перетворенні деякої кількості льоду в воду . (M2) Маса не є адитивною величиною: маса системи не дорівнює масі її складових. Приклади неаддитивности: Електрон і позитрон, кожен з яких має масу, можуть анігілювати в фотони, не мають маси поодинці, а володіють нею лише як система. Маса дейтрона, що складається з одного протона і одного нейтрона, не дорівнює сумі мас своїх складових, оскільки слід врахувати енергію взаємодії частинок. При термоядерних реакціях, що відбуваються всередині Сонця, маса водню не дорівнює масі отриманого з нього гелію. Особливо яскравий приклад: маса протона (≈ 938 МеВ) у кілька десятків разів більше маси складових його кварків (близько 11 МеВ). Таким чином, при фізичних процесах, які супроводжуються розпадом або синтезом фізичних структур, загальна маса не зберігається. Сказане означає, що в сучасній фізиці закон збереження маси є приватним і обмеженим випадком закону збереження енергії і не завжди виконується.
|