Концепція сучасного природознавства 3 лютого

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Томський міжвузівський центр дистанційної освіти

Томський державний університет систем управління та радіоелектроніки (ТУСУР)

Кафедра економіки

Контрольна робота № 1

Концепція сучасного природознавства

Виконала

Студентка гр.З-828-Б

Спеціальності 080105

Афоніна Юлія Володимирівна

24 січня 2008

Г. Нефтеюганськ

Чим відрізняється природничо-науковий підхід від філософського? Яка дисциплінарна структура природознавства, як вона склалася і як змінювалася? Які критерії істинності знання? Що таке «наукова картина світу»? Наведіть приклади

Природознавство досліджує органічну і неорганічну природу на Землі і у всесвіті. Специфіка природознавство полягає в тому, що знання про природу відрізняється об'єктивністю, постійно вдосконалюється і являє собою найбільш достовірну частину всього знання людства. На початку природознавство вивчалося з точки зору філософії. Уявлення про світ формувалося на основі припущень, міркувань, спостережень, співставлень, вченням про бога, кресленнях і доказів «від протилежного». Поступово відомості ставали більш конкретними і опис природи стало витіснятися експериментами, вивченням її законів, виділилися різні предмети пізнання і відповідні їм поняття і методи. Були відкриті фундаментальні закони, які склали фундаментальні теорії різних дисциплін. З'явилася класична наука, почався перехід в некласичний, а потім постнекласичний її період. Виникнення фундаментальних наук: фізика, хімія, астрономія, біологія. Потім біохімія, геофізика, хімічна фізика, фізична хімія, астрофізика, геохімія, астронавтика, математика.

Наукові програми задають певну «картину світу». зміна картини світу перебудовує весь стиль наукового мислення і викликає зміну в наукових теоріях. До перших наукових програм відноситься математична, контінуалістіческая, атомістична. Наукові картини світу поділяються на:

Механічна

Електромагнітна

Квантово-польова

Електромагнітна заснована на ідеї динамічного атомізму та континуальному розумінні матерії і пов'язаними з ними поняттям блізкодействія.

Квантово-польова пов'язана з будовою речовини і взаємозв'язком речовини та енергії.

Механічна - відкриті закони взаємодії електричних зарядів і взаємодії точкових магнітних Помоса, побудована космогонія сонячної системи.

Основна мета картин світу - пояснення і тлумачення фактів і теорій, тоді як однієї з цілей теорій є опис досвідчених фактів. Сучасна еволюційна картина світу відображає появу міждисциплінарних підходів і технічні можливості опису станів і рухів складних систем. Сучасна картина світу включає естествонаучного і гуманітарне знання.

Що таке астероїди, де вони розташовані, які їхні орбіти і розміри? Назвіть найбільші з них. Період обертання Плутона дорівнює 250 земних років, так яке його відстань від сонця і яку частину свого року він пройшов після того, як його відкрили?

У 1800 році команда астрономів зібралася в обсерваторії Йоганна Шретера в Лілієнталь. Вони назвали себе «небесної поліцією». Джузеппе Піаца на Сицилії випадково помітив повільно рухається об'єкт, який виявився маленьким планетоїдом, що рухається в області Сонячної системи. Його число Боде становило 27,7, і Піаца назвав його Церерою в частину богині-покровительки Сицилії. У період між 1802 і 1808 роками були відкриті ще три тіла в цьому ж регіоні: Палладу, Юнону, Весту.

У 1845 році німецький астроном Хенке виявив п'ятого астероїд, названий Астрея. Тепер загальна кількість відомих астероїдів перевалила за 5000.

Церера, з діаметром 584 милі, очолює список астероїдів, а з решти лише Веста і Паллада мають у поперечнику більше 300 миль. Тільки вести можна побачити неозброєним оком. Більшість астероїдів крихітні і мають асиметричну форму. Навіть у Паллади вона близька до трикутної. Церера і Веста здаються куляста. Після точного розрахунку орбіти кожному астероїда присвоюється порядковий номер і назву. Деякі назви досить ексцентричні: № 518 Халва, № 1625 NORC, № 2309 Містер Спок.

Нині вважається, що велика планета не могла сформуватися в поясі астероїдів через руйнівний впливу тяжіння Юпітера. Більш того, як в головному поясі астероїдів є помітні «прогалини», де орбітальні періоди відповідають правильним дробям від орбітального періоду Юпітера. Астероїди так само мають тенденцію збиратися в групи і зіткнення між ними повинні часто відбуватися навіть у наш час.

Деякі астероїди багаті силікатними сполуками, а деякі складаються з металів. Веста покрита шаром вивержених порід, спочатку існували у вигляді рідкої лави. На відміну від великих планет, орбіти астероїдів відхиляються від площини екліптики: нахил орбіти Паллади становить майже 35 ° (орбітальний період 4,6 року.) Церера, Паллада, Веста, взяті разом, становлять 55% загальної маси астероїдів, але сама ця маса становить лише 3% маси Місяця, або 0,04% маси Землі.

Деякі астероїди віддаляються від головного рою і вторгаються у внутрішні області Сонячної системи. Першим з таких астероїдів бал № 433 (Ерос), який рухався по орбіті перетинає орбіту Марса. Його найбільше зближення з Землею становить 15000000 миль.

Орбіти двох астероїдів № 1566 (Ікар) і № 3200 (Фаетон) частково проходять ближче до Сонця, ніж орбіта Меркурія, тому в перигелії вони повинні розжарюватися до червоного. Фаетон рухається по одній орбіті з метеорним потоком Гемінід і може бути «прабатьком» цього потоку; тоді ми отримуємо зв'язок між кометами та астероїдами малими. Існує кілька крихітних астероїдів, чиї орбіти в цілому проходять ближче до Сонця, ніж орбіта Землі. До їх числа належить: № 2100 (Ра-Шалом), огинає Сонце на відстані від 43000000 до 78000000 миль за 283 дні. Його діаметр становить не більше двох миль, а можливо значно менше.

Є також рої астероїдів за межами головного поясу. Один з них - Троянський рій, що рухається по одній орбіті з Юпітером, але зберігає дистанцію у 450дугі перед або за величезної планети. Таким чином, астероїди не наражаються на ризик бути захопленими потужним тяжінням Юпітера.

Самим цікавим астероїдом є № 2060 (Хірон). За мірками астероїдів він досить великий - більше 150 миль в діаметрі, і проводить велику частину часу між орбітами Сатурна і Урана. Його відстань від Сонця становить 794000000 миль, в афелії він віддаляється на 1700000000 миль, орбітальний період дорівнює 51 році. У 1988 році цей астероїд раптово збільшив свою яскравість - несильно, але досить помітно.

Були відкриті інші небесні тіла. Деякі з них рухаються по дуже витягнутих орбітах, які виводять їх за межі Сонячної системи в глибині Космосу. Так астероїд № 5365 (Дамокл) рухається по орбіті перетинає орбіти Марса, Юпітера, Сатурна, Урана. № 4145 (Фолус) рухається від внутрішньої частини орбіти Сатурна далеко за межі орбіти Нептуна, здійснюючи повний оборот за 93 роки. Він має червоний відтінок і його діаметр становить від 150 до 200 миль.

Період обертання Плутона дорівнює 250 земних років: середня відстань від Сонця становить 3666 000 000 миль, орбітальний період дорівнює 428 рокам. Не можна сказати, що Плутон мандрує на самоті. У нього є супутник Харон, чий діаметр становить більше половини діаметра самої планети. Їх розділяє лише 20 000 миль і орбітальний період Харона збігається з періодом осьового обертання Плутона: 6 днів і 9 годин.

Поясніть поняття «енергія». Які види енергії ви знаєте? У яких системах енергія зберігається, як закон збереження енергії пов'язаний з властивостями простору - часу?

Енергія (грец. Energia - дія, діяльність) - загальна кількісна міра руху і взаємодії всіх видів матерії. Енергія не виникає ні з нічого, і не зникає, вона здатна лише переходити з одного стану в інший.

Термін енергія - вперше введений в науку Юнгом, автором принципу інтерференції світлових хвиль, остаточно увійшов у науковий обіг у 1849 році, після робіт Кельвіна. Повна енергія тіла складається з кінетичної енергії руху тіла як цілого, з потенційної енергії його в зовнішньому полі сил і внутрішньої енергії. Внутрішня енергія відносно тільки до рівноважним станом систем. Внутрішньою енергією системи називають таку функцію стану, приріст якої в усякому процесі, що здійснюється системою в адіабатичне оболонці, так само зовнішніх сил над системою при переході з початкового стану в кінцеве. Збільшення внутрішньої енергії залежить від молярної теплоємності речовини. Повна внутрішня енергія визначається кінетичної енергією поступального руху частинок. Тому при зміні температури змінюється внутрішня енергія.

Закон збереження і збільшення енергії формується так: «енергія зберігається» або «тепло» отримане системою йде на прирощення її внутрішньої енергії та на виробництво зовнішньої роботи.

Зберігається саме енергія, а не теплота. Під енергією розуміють здатність тіла здійснювати роботу. Енергія не знищується.

Перший початок термодинаміки пов'язано з законом збереження енергії і збільшення енергії.

Перетворення внутрішньої енергії при переході системи з одного стану в інший, складається з суми роботи зовнішніх сил над системою і кількості теплоти, отриманої системою. Воно вимагає збереження енергії ізольованої системи.

В ізольованих системах при русі зберігається і повна енергія системи. Потенційна енергія «йде» на час кінетичної енергії. Силу, яку розвиває система при убуванні її потенційної енергії, виражається через нахил кривої потенційної енергії, взятої зі знаком «мінус».

Робота дорівнює зміні потенційної енергії, тієї системи на яку впливає. Сила може збільшувати швидкість тіла (кінетичну енергію) і його потенційну енергію. З часом пов'язаний закон збереження енергії, з простором - закон збереження імпульсу.

Як визначити вік археологічної знахідки, нашої планети? Які рухи лягли в основу календаря? Які календарі використовуються?

У науці про землю для позначення часів і послідовності утворення гірських порід, що складають земну кору, прийнято вважати термін «геохронологія». Відносний вік порід оцінювався в одному геологічному розрізі, оскільки кожен налягаючих пласт утворився пізніше того пласту, на який він лягати. Геохронологічна школа була прийнята в 1881 році на Міжнародному геологічному конгресі, були введені терміни: ера, період, епоха, століття, час.

Вся історія планети ділиться на 2 нерівні частини. Більш молода, становить 570 млн років і названа фанерозою, вивчена краще. До неї відносяться геологічні формації палеозою, мезозою, кайнозою. Більш давня охоплює величезний інтервал часу від 570 до 3 800 млн років тому. Її називали кріптозоя, чи періодом з прихованим розвитком органічного життя. Хоча кріптозой вивчений не достатньо, вчені встановили незворотний характер осадкообразованія та основні тенденції еволюції Землі під впливом життя, що розвивається.

Вік планети розглядали в кожні роки по різному. Деякі вчені зверталися до часу. Геологи розглядали тимчасову послідовність «раніше-пізніше». Він природний для тих, хто розглядав історію планети через нашарування в камені. У 60-80 - роки 20 століття розглядали як «минуле» та «майбутнє». Сучасна наука вважає, що час всесвіту почалося 15 млрд років тому.

Еволюція землі як планети і еволюція живого взаємопов'язані і взаємозалежні. Розвиток людської культури тісно пов'язане з календарем - сістемой2 упорядкованого відліку часу. Основою появи календаря в давнину був розвиток зв'язку трудових процесів з ритмікою природи - зміною дня і ночі, фази Місяця, час року і т.п. Першою одиницею міри часу були добу.

Відомо багато календарних споруд, серед них Перуанський календар (1939) - це величезні чіткі малюнки довжиною в десятки кілометрів. Найдавніший кам'яний календар - англійська Стаухендж (бронзовий період 3-2 тис. років до н.е.) - кам'яні моноліти висотою понад 5 метрів, стоять в строгому порядку, причому центральний камінь орієнтований на положення сходу сонця в день літнього сонцестояння, а 4 опорних каменю - на точки рівнодення. Цікаві пересувні календарі - Перську, вавилонський, Грецький. Новий стиль - Григоріанський календар.

Дайте уявлення про моделі гармонійного осцилятора і використання цієї моделі. Що таке «когерентність», «резонанс», «поляризація».

Фізична система, що здійснює коливання, називається осцилятором. Гармонійний осцилятор - визначається коливаннями маси, прикріпленою одним кінцем до пружини, є найпростішим прикладом гармонійного руху. Якщо змістити масу, а потім вплив усунути, то з боку пружини на масу буде діяти повертає сила, спрямована в бік, протилежний силі викликала зсув (тертя відсутнє). Для невеликих зсувів повертає сила

F =- KХ.

Для закону простого гармонійного коливання можна використовувати 2 закон Ньютона

F = MW =- KX

звідки прискорення дорівнює

w =- (k / m) x.

Основний закон простого гармонійного коливання - прискорення матеріальної точки математичного маятника пропорційна зміщенню. при малій амплітуді майже кожен коливальний процес можна вважати гармонійним. Період коливання маятника визначається його довжиною і не залежить від маси маятника. Гармонійні коливання описуються функцією:

A = A0 + Asin (kt + φ 0),

де A, A0, φ 0, k-постійні величини. A - амплітуда коливань, kt + φ 0 - фаза, A0 - центр гармонійного коливання, k - кругова частота. (2 / k) = T - період коливань, (1 / T) = V - частота.

Якщо амплітуда убуває, то коливання затухаючі, якщо під дією повторюваної зовнішньої сили-вимушені, якщо за рахунок внутрішніх сил системи, після виділення системи із стану рівноваги - вільні коливання.

Гармонійний джерело збуджує монохроматичну хвилю. Якщо коливання проходить по гармонічному закону, то при поширенні хвилі від джерела до точки хвиля відбувається з запізненням. У плоскій хвилі амплітуда однакова скрізь, а в сферичної - убуває назад пропорційно квадрату радіусу.

Якщо тіло бере участь у кількох хвильових рухах, то ці рухи складаються в одне. Хвильовий рух утворюється, якщо частинок багато і вони пов'язані між собою. Кожна з тих, хто вагається частинок зазнає впливу сил, що прагнуть повернути їх в початкове положення. Якщо самі частки або частки пружини великих рухів не роблять, то вздовж пружини поширюється імпульс.

Явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань при збігу частот змушує зовнішньої сили з власною частотою системи, називається резонансом. Явище має простий характер, якщо зовнішній вплив не змінює коливальних властивостей системи, і властивості системи не змінюють зовнішнього впливу. Якщо відносини частот коливань кратні відношенню цілих чисел, ці частинки знаходяться в резонансі. При цьому може відбуватися взаємодія тіл. Якщо воно підтримує кратність частот, то резонанс носить стійкий характер. Властивості резонансу забезпечують стійкість обертання і звернень в сонячній системі.

Одним із властивостей хвиль, які здійснюють гармонійні коливання, є поляризація. Явище поляризації, властиво тільки поперечним хвилях, полягає в наступному: промінь світла, проходячи через два кристали шпату, піддавався подвійного променезаломлення в залежності від взаємної орієнтації осей кристалів. Подвійне променезаломлення завжди виникає при відображенні променя від поверхні і тільки кут змінюється в залежності від коефіцієнта заломлення речовини. Закономірності поляризації були вивчені в 1815 році, але були пояснені тільки через 7 років. Напрямок поляризації пов'язують з напрямом вектора, площина поляризації - це площина містить вектор і напрям розповсюдження хвилі. Вектор перпендикулярний площині поляризації. Більшість джерел випускаючи некогерентне і Неполяризоване світло, коли напрям безперервно змінюється в площині, перпендикулярної до напрямку поширення. При пропущенні неполяризованого світла через поляризатор можна зробити його поляризованим. Як поляризатора може служити екран з тонких паралельних зволікань для мікрохвильового випромінювання або фільтр з кристалічною платівки.

Когерентність - узгоджене перебіг у часі і в просторі кілька коливальних і хвильових процесів, що виявляються при їх складанні. Когерентність випромінювання хвиль синхротрона довів Прохоров в 1951 році. Його розробки молекулярних стандартів частоти і часу привели до створення першого Мазера, після чого були створені лазери, мазери. Лазер використовувався дл перевірки ефектів теорії відносності та додатків до біології та медицині.

Наведіть рівняння стану ідеального газу. Яка величина є мірою середньої кінетичної енергії молекул? Визначити температуру ідеального газу, якщо середня кінетична енергія поступального руху його молекули, дорівнює 7,87 * 10Е-21Дж

Ідеальний газ - теоретична модель газу, в якій не враховується взаємодія часток газу (середньо кінетична енергія частинок багато більше енергії їх взаємодії). Газ - це сукупність слабо пов'язаних частини атоми в газах знаходяться на значній відстані один від одного і володіють свободою руху, хаотично стикаючись один з одним і зі стінками посудини. Ідеальний газ - це газ молекули якого пренебрежимо малі, вільно рухаються і стикаються за законами пружного удару. Частинки приймаються за матеріальні точки, які взаємодіють на відстані.

Різні тіла можуть бути в різних агрегатних станах - газоподібному, рідкому, твердому або у вигляді плазми. Але вони мають спільне у своїй будові. елементарна молекулярно-кінетична теорія газів заснована на класичній механіки, а молекули представляються матеріальними точками. Газові закони були отримані емпірично для рівноважного стану.

Газові закони:

Закон Бойля-Маріот виконується при постійній температурі.

P1V1 = P2V2,

тобто описується ізотермою на PV діаграмі.

Закон Гей-Люссака:

Зміна обсягу з температурою при постійному тиску.

V = V0 (1 + T);

Тобто описується ізобар.

3. закон Шарля.

Зміна тиску з температурою при постійному обсязі.

P = p0 (1 + T);

Тобто ізохорний процес. Тут термічний коефіцієнт тиску і коефіцієнт об'ємного розширення однакові для всіх газів і рівні (1 / 273).

Параметри газу зв'язані між собою рівнянням стану. Рівняння стану газу ввів Клайперон. Воно пов'язує тиск, об'єм, температуру заданої маси газу, тобто об'єднує всі три газові закону. Він записав об'єднаний закон Бойля-Маріот і Гей-Люссака у вигляді

pV = R (267 + t).

Клайперон вперше вжив графічне зображення оборотних кругових процесів і обчислив роботу як відповідну площу на графіку.

Рівняння Клайперона-Манделеева отримано при узагальненні Менделєєвим рівняння Клайперона з урахуванням закону Авогадро - Ампера - Жерара

pV = (m / μ) RT,

де m-маса газу, μ - його молекулярна вага, R - універсальна газова стала, дорівнює 8,31 (Дж / Моль * К). відповідно до закону Авогадро молі всіх газів при однаковій температурі і тиску займає однаковий об'єм. При нормальних умовах але дорівнює 22,4 л = 22,4 · 10-3 м3.

Так як молекул іншого й вони часто вдаряються об стінку, їх дія на поверхню можна замінити однією безперервно діючою силою. Ця сила згладжує окремі точки. Може бути кінетична енергія поступального руху молекули газу в стані теплової рівноваги вона однакова для всіх молекул газу, що знаходяться в тепловому контакті, і для різних молекул газової суміші.

Температура газу повинна визначаться середньої кінетичної енергією його молекул.

Для визначення температури потрібно знайти величину, яка б володіла властивостями температури - бути однаковою у всіх тіл, що знаходяться в стані теплової рівноваги. Фізик Больцман встановив, що цим властивостям володіє середньо кінетична енергія поступального руху молекул:

Еср .= (3 / 2) kT,

де k = 1,38 * 10-23 (Дж / К). значить температура міра середньої кінетичної енергії поступального руху ідеального газу.

Якщо середньо кінетична енергія поступального руху молекули дорівнює 7,87 * 10Е-21 Дж, то температура ідеального газу = 0,26 · 10-22

Коли виникає металевий зв'язок? Дайте уявлення про теорію металів (класичної та квантової), напівпровідниках, діелектриках, ізоляторах

Тверді тіла, як і рідина, відносять до конденсованим середах. Внутрішня енергія твердого тіла складається з кінетичної енергії коливань і потенційної енергії зв'язку.

Металева зв'язок виникає при зближенні атомів на відстані, менше розмірів хмари зовнішніх електронів. Згідно з принципом Паулі, при такій конфігурації зростає енергія зовнішніх електронів, і ядра сусідів починають притягувати ці зовнішні електрони, розмиваючи електронні хмари. І зовнішні електрони, нарешті, рівномірно розподіляються по металу, утворюючи електронний газ.

Класична теорія металів розроблена в 1900 році вченим П. Друде на основі уявлень про носіїв струму в металах. За класичної теорії металів, електрони поводяться як атоми ідеального газу. Але на відміну лот молекул ідеального газу електрони провідності стикаються не між собою, а з іонами, що утворюють кристалічну решітку. Зіткнення встановлюють рівноваги між цими двома підсистемами. Згідно кінетичної теорії, середня швидкість теплового руху електронів дорівнює 105 м / с. Опір металів пояснювалося зіткненням електронів з іонами, і щільність струму прямо пропорційна напруженості поля (закон Ома) з коефіцієнтом провідності. До кінця вільного пробігу електрон набуває додаткової кінетичну енергію, яку втрачає при зіткненні з іоном. Ця енергія переходить у внутрішню і сприяє підвищенню температури. Кількість цієї енергії пропорційна квадрату напруженості поля.

Але класична теорія викликала ряд суперечностей, які були зняті в квантовій теорії металів. Першим успіхом стало пояснення Ейнштейном в 1906 році малої теплоємності твердих тіл при низьких температурах. Теплоємність твердих тіл при малій температурі змінюється пропорційно кубу температур. Грюнайзен вивів нове рівняння стану твердих тіл і отримав з нього залежність між лінійним коефіцієнтом розширення твердого тіла і його стискальністю. Зовнішні електрони мають колективними властивостями, і їх кінетична енергія дорівнює (5-10) Ев, замість 3 * 10-2Ев. Енергетичної стан будь-якого електрона визначається чотирма квантовими числами. Збудженому стані відповідає мінімуму вільної енергії. Кожен енергетичний рівень при зближенні атомів розщеплюється, утворюючи металеву зону щільно розташованих рівнів. Ці зони дозволених рівнів, розділені проміжками - зонами заборонених рівнів.

Розподіл речовин по провідності струму:

Провідники

Напівпровідники - вони характеризуються тим, що електрони повністю займають валентну зону. Тому для збільшення енергії електрона йому потрібно повідомити енергію достатню для подолання забороненої зони. Тому електричні властивості кристала визначається шириною забороненої зони. Напівпровідники стали активно виходити в техніку у 20 р. 20 століття. З'явилися випрямлячі і фотоелементи. Власна провідність виникає внаслідок переходів електронів з верхніх рівнів у зону провідності. Звільняємо місце називається діркою. У відсутності поля вони рухаються хаотично. При включенні поля відбувається процес заряду в кристалі, який накладається на хаотичний рух. Кожній температурі відповідає певна концентрація електронів і дірок. Домішкова провідність напівпровідників виникає, якщо деякі атоми у вузлах кристалічної решітки замінити на інші, валентність яких відрізняє на одиницю.

Діелектрики - діелектрики або ізолятори мають більшу ширину забороненої зони, і теплової енергії вже не достатньо для перекладу електронів через неї. Сегнетоелектрики - група кристалічних діелектриків, яка здатна до мимовільної поляризації у відсутності зовнішнього електричного поля. Для кожного сегнетоелектрики існує область, коли ці властивості виявляються. Поляризація в них виникає при механічному навантаженні в ступені, пропорційної ступеня пружної деформації. Кристалічна решітка може бути представлена ​​у вигляді декількох простих решіток, вставлених один в одного. Якщо у кристала немає центру симетрії, при деформації відбувається відносне переміщення простих решіток і виникає поляризація.

Зараз у природі існують конденсовані середовища, для яких характерне невпорядковане розташування атомів. Це скло, сталь, сплави. Свобода розташування атомів в просторі змінює електричні, магнітні, надпровідні властивості цих тіл.

Фундаментальні типи взаємодій у фізиці. Чому вони так називаються? Які закони збереження фундаментальні для всього природознавства і чому?

Світ не представляється набором тіл, він рухливий, активний і все, що заповнює світ, схильне руху і зміни. Класична механіка визнала, що існує рух і без прикладеної сили, і тільки відхилення від прямолінійності рівномірності вимагає сили. Ньютон встановив, що сила викликає прискорення, і отримав просту формулу, яка відображатиме цей зв'язок. Механіка Ньютона була визнана, змінилося опис рухів, але походження сил у ній не обговорювалися.

Існує 4 типи взаємодії в природі.

Гравітаційне: гравітація стала першим досліджуваним взаємодією. Спочатку її пов'язували тільки з Землею, вважали, що важке прагнути тільки вниз, а легке - вгору. За законом всесвітнього тяжіння Ньютона, гравітаційні сили прямопропорційна добутку тяжіють мас і обернено пропорційні квадрату відстані між їх центрами. Основна властивість гравітаційного взаємодії - його універсальність. Гравітаційні сили діють за законом зворотних квадратів відстані між масами тіл і завжди спрямовані на тяжіння. Гравітація універсальна, всі тіла схильні гравітації. Величина гравітаційної взаємодії мала, а між макроскопічними тілами вона ледве помітно. Гравітація - це прояв викривлення простору - часу.

Електромагнітне: зумовлено електричними і магнітними зарядами. Сили взаємодії між зарядами залежать від положення і руху зарядів. Якщо два заряди не рухливі і зосереджені в точках на відстані, то взаємодія між ними електричної та визначається законом Кулона. Електричний заряд завжди пов'язаний з елементарними частинками. Заряд протона вважається - позитивним, нейтрона - негативним. Магнітні сили породжуються електричними струмами. Тому величина е визначає і інтенсивність магнітного взаємодії. Якщо електричні заряди рухаються з прискоренням, то вони віддають енергію у вигляді світла, радіохвиль чи рентгенівських променів. Видиме світло є електромагнітним випромінюванням певного діапазону частот. Електромагнітна взаємодія визначає структуру і поведінку атомів, утримують атоми від розпаду, відповідають за зв'язками між молекулами. Електромагнітні сили діють за законом зворотних квадратів відстані між електричними зарядами е1 і е2, сила електричного взаємодії спрямована вздовж прямої, що з'єднує заряди і залежить від їхніх знаків.

Слабке ядерне: сильні та слабкі взаємодії короткодіючі і виявляються тільки в межах розмірів атомного ядра, тобто в областях порядку 10-14 м. слабке ядерна взаємодія відповідально за багато процесів. Наприклад, перетворення нейтронів в протони. Ефективність слабкої взаємодії можна охарактеризувати універсальної постійного зв'язку g (W), яка визначає швидкість протікання процесів типу розпаду нейтрона. Ця взаємодія викликає безліч перетворень. Наднові зірки - приклад слабкої взаємодії.

Сильне ядерне: воно перешкоджає розпаду атомних ядер, якби не було його, ядра розпалися б через сили електричного відштовхування протонів. З цим типом взаємодії пов'язані енергія, що виділяється сонцем і зірками, перетворення в ядерних реакторах і звільнення енергії. Сильна взаємодія не задовольняє закону зворотної пропорційності, як гравітаційне або електромагнітне - воно дуже різко спадає за межами ефективної області радіусом близько 10-15 м. всередині протонів і нейтронів теж існує сильна взаємодія між тими елементарними частинками, їх якої вони складаються, отже, взаємодія протонів і нейтронів є відображення їх внутрішніх взаємодій. Сильні ядерні взаємодії пов'язують між собою кварки, що входять до складу протонів і нейтронів та інших частинок, які мають зараз адронами. Воно відповідально за утримання протонів і нейтронів в ядрі.

Перераховані види взаємодій мають різну природу. Найсильнішим є короткодіючі сильна взаємодія, електромагнітне слабше його на 2 порядки, слабке на 14 порядків, гравітаційне найслабше.

Ідея збереження енергії можна перейти від механічних рухів до теплових далі - до мікроструктурі речовини. Таким чином, Всесвіт це сукупність частинок, які можуть взаємодіяти тільки 4 способами, і підкорятися невеликого числа фундаментальних законів

Охарактеризуйте поширеність хімічних елементів на Землі і в її біосфері. У чому принципова єдність хімічного складу живих організмів і неживої природи

Приблизно зі ста хімічних елементів, що зустрічаються на землі, для життя необхідні тільки 16, причому 4 з них: водень (Н), вуглець (С), кисень (О) і азот (N), найбільш поширені в живих організмах і складають 99% маси живого. Біологічне значення цих елементів пов'язано з їх валентністю (1,2,3,4,) і здатність утворювати міцні ковалентні зв'язки, які виявляються міцнішими, ніж зв'язки, утворені іншими елементами тієї ж валентності. Наступними за важливістю є фосфор (P), сірка (S), іони натрію, магнію, хлору, калію і кальцію (Na, Mg, Ci, K, Ca). В якості мікроелементів у живих організмів присутні залізо (Fe), кобальт (Co), мідь (Cu), цинк (Zn), бор (B), алюміній (AI), кремній (Si), ванадій (V), молібден (Mo ), йод (I), марганець (Mn).

З точки зору хімії - це всілякі перетворення різноманітних великих і складних молекул, головним з яких є вуглець. У земній корі вуглецю всього 0,055%, кисню 60,50%, кремнію 20,45% і титану 0,27%. В атмосфері двоокису вуглецю 0,03%, тобто вуглецю всього 0,008%. Всі біологічно функціональні речовини, крім кількох солей і води, містить вуглець. Це білки, жири, вуглеводи, гормони, вітаміни. Число сполук вуглецю величезна.

Сполуками вуглецю займається органічна хімія. Органіка розкладається, горить при високих температурах, при згорянні в повітрі вуглець окислюється до СО2. Хімічний характер речовин залежить від природи і кількості його складових частин і хімічної будови сполуки. Завдяки цьому було сформульовано поняття хімічної будови як способу зв'язків в молекулі. Структурні форми відображали зв'язок з властивостями речовини, пояснили ізомерію, передбачили властивості ще невідомих сполук, і допомогли розвинути систематику органічних сполук.

Властивості вуглецю - утворювати стабільні кільця та ланцюги - октан - це 8 атомів вуглецю в оточенні водневих, що утворюють ланцюжок, у якій атоми лежать не паралельно, а зигзагоподібно, вільно обертаючись у місцях зчленування.

Кратні зв'язку, крім вуглецю, можуть утворювати фосфор і кисень. Розміри органічних молекул визначаються вуглецевим скелетом, а хімічні властивості - приєднаними до нього елементами і хімічними групами.

Обмінні процеси в живій природі характеризується кругообігом речовин. У круговорот втягнуті всі геосфери, в них відбувається процес переносу речовин. Міграція хімічних елементів на земній поверхні і в біосфері здійснюється при безпосередній участі живої речовини (біогенна міграція) або вона протікає в середовищі геохімічні особливості якої (кисень, вуглецевий газ, водень) обумовлені живою речовиною, яке в даний час населяє біосферу.

Якими методами вдалося вивчити склад живої клітини та її молекулярне будова? Яке значення неорганічних компонентів клітини в забезпеченні процесів її життєдіяльності?

Клітина - елементарна жива система. На нашій планеті все живе розвивалося в кілька мільйонів видів, але всі вони від бактерій до вищих живих - складаються з клітин. Про відкриття клітинної будови житлового речовини повідомив в 1665 році Гук. Він вперше застосував мікроскоп для дослідження живої тканини, побачив тільки клітинні стінки відрізняються розміром і товщиною.

Клітинна теорія склалася протягом 19 століття в результаті мікроскопічних досліджень, коли з'явилися більш досконалі мікроскопи. Основа клітинної теорії: клітина основна структурна одиниця теорії і одиниця розвитку живих організмів; ядро - основна складова клітини; клітини розмножуються тільки розподілом; всім клітинам властива мембранне будова; клітинну будову - свідоцтво єдиного походження рослинного і тваринного світу. Сучасна клітинна теорія виходить з єдності розтлінність багатоклітинного організму на клітини та його цілісності, заснованої на взаємодії клітин. Розміри клітин вимірюються в мікрометрів (мкм) і в нанометрах (нм).

Тканина утворюють клітини одного типу, що згруповано разом. Кожен орган складається з тканини, кожна тканина складається з клітки. При більшому збільшенні в клітинах можна виявити органели, що виконують свій набір функцій. У ядрі зберігається генетична інформація, в секреторних гранулах запасаються речовини, які потім виділяються з клітки. Зовнішня мембрана контролює надходження речовин всередину клітини і вихід з неї. Органела виконує свою функцію через серію хімічний реакцій, кожна з яких каталізується ферментом. Органелльная організація клітини відіграє важливу роль в її функціонуванні, інакше активність клітини була б неможлива.

Хімічний склад клітини: крім води (близько 70%) у клітині міститися білки, кислоти, вуглеводи, жироподібні речовини, іони мінеральних солей. Кожна клітина виконує свою функцію в організмі.

Кількість клітин у різних організмах відрізняється. відповідно числом клітин всі організми діляться на п'ять царств.

Віруси - вони в 50 разів менше бактерій. Вони мають генетичним матеріалом (ДНК або РНК). Вони є паразитами. Проникнувши в чужу клітину, віруси як би відключають хазяйську ДНК і змушує її виробляти тільки віруси.

Прокаріоти

Еукаріоти

Бактерії

Водорості.

Ядро - основна частина клітини. У ядрі розрізняють кариоплазма, хроматин і ядерце.

Кариоплазма - це рідка частина ядра, в якій знаходяться розчинені продукти життєдіяльності. Під електронним мікроскопом ядро виглядає безладно зернистим і тільки в одній її частини зернистість різко зростає - утворюючи ядерце. Ядро розташоване в центральній частині клітини, оточена мембранної і містить ДНК, в ядерце, яких буває декілька, тільки РНК. Ядерце - це скупчення рибосомних білків і частин рибосом, в основі якого лежить ділянку хромосоми, що визначає її структуру, що несе ген. Завдяки ДНК ядро виконує свої функції: збереження і відтворення генетичної інформації та регуляції процесів метаболізму в клітині. Життєвий цикл клітини - це проміжок часу від її виникнення до її загибелі.

Клітини можуть ділитися і розмножуватися. Сукупність процесів період до підготовки до поділу і сам процес називається мітотичним циклом. Поділ клітини ділять на: мітоз (процес поділу клітини, що складається в точному розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами. Поділ починається з ядра, коли хромосоми вже подвоїлися.); Мейоз (поділу схильні тільки клітини з подвійним набором хромосом - диплоїдні).

Види розмноження:

Безстатеве - нова особина розвивається із соматичних клітин.

Статеве - зміна поколінь і розвиток організмів на основі статевих клітин, які називаються «гаметами». Статеві клітини об'єднуються і їх ядра зливаються з утворенням зиготи.

Клітині властиво мембранне будову. серед мембранних органоїдів: зовнішня цитоплазматична мембрана, ендоплазматична мережа, апарат Гольджі, лізосоми, мітохондрії, пластиди. В основі всіх цих органел лежить біологічна мембрана і всі вони маю єдине будову. Мембрана забезпечує стабільність хімічного вмісту клітини і регулює обмін з навколишнім середовищем. Речовини розчинні в ліпідах, проходять через мембрану, не розчиняючись у ній. Спеціальні білкові молекули в мембрані переносять різні речовини. Клітинна мембрана, за повз бар'єрної функції забезпечує обмін між цитоплазмою і зовнішнім середовищем, з якої в клітку надходить вода, іони, різні молекули, а виводяться продукти обміну речовин і синтезовані в клітці речовини.

У рослинних клітинах є ще хлоропласти і вакуолі (простір заповнений клітинним соком).

Література

  1. Дубніщева Т.Я. Концепції сучасного природознавства: навч. посібник для студ. вузів / Тетяна Яківна Дубніщева. - 6-е вид., Испр. і доп. - М.: Видавничий центр «Академія», 2006. - 608 с.

  2. Дубніщева Т.Я. Сучасне природознавство / Т. Я. Дубніщева, А. Ю. Пігарєв. - К.: ЮКЕА, 1998. - М.: Маркетинг, 2000.

  3. Липкин А. І. Підстави сучасного природознавства. - М.: Вузівська книга, 2001.

  4. Електронний підручник «концепції сучасного природознавства»

  5. Астрономія з Патріком Муром / Патрік Мур .- пер. з англ. К. Савельєва. - М.: ФАІР_ПРЕСС, 2004 .- 368 с.: - (Грандіозний світ).

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Контрольна робота
102кб. | скачати


Схожі роботи:
Концепція сучасного природознавства 2 лютого
Концепція сучасного природознавства 5 лютого
Концепції сучасного природознавства 5 лютого
Концепція сучасного природознавства 2
Концепція сучасного природознавства 3
Концепція сучасного природознавства
Концепція сучасного природознавства
Концепція сучасного природознавства 2 квітня
Концепції сучасного природознавства 3
© Усі права захищені
написати до нас