Аморфные тела

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1. Какие тела называются аморфными, в чем состоит их особенность?    3

2. Каким образом можно описать взаимодействие между компонентами экосистем? Какой характер носит это взаимодействие? Приведите примеры.                                                                                                         5

3. Каким образом время жизни связано с ее массой?                                    9

4. Что такое элементарные частицы? Какими свойствами они обладают и чем характеризуются?                                                                                11

5. Генная инженерия. Новые возможности и проблемы.                            16

6. Поле и вещество.                                                                                         23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Какие тела называются аморфными, в чем состоит их особенность?

Ам́орфные (тела) (от др.-греч. ἀ «не-» и μορφή «вид, форма») - конденсированное состояние вещества, атомарная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерный для кристаллических структур. В отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило обладают изотропиейсвойств, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления: при повышении температуры аморфные тела постепенно размягчаются и выше температуры стеклования (Tg) переходят в жидкое состояние.

К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования T. При температурах свыше Tg, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.

 

 

Структура

Исследования показали, что структуры жидкостей и аморфных тел имеют много общего. В аморфных и жидких телах наблюдается ближний порядок в упаковке частиц (атомов или молекул). По этой причине принято считать аморфные тела очень густыми/вязкими (застывшими) жидкостями.

Свойства

При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно кристаллическим твердым телам, и текучесть, подобно жидкости. Так, при кратковременных воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые тела и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии (например растяжении) аморфные тела текут. В этом можно убедиться в домашних условиях, если запастись терпением. Например, аморфным телом также является смола (или гудрон, битум). Если раздробить её на мелкие части и получившейся массой заполнить сосуд, то через некоторое время смола сольётся в единое целое и примет форму сосуда.

В зависимости от электрических свойств, разделяют аморфные металлы, аморфные неметаллы, и аморфные полупроводники.

аморфные (стеклообразные) твердые тела, которые по своим свойствам мало отличаются от жидкостей, к их числу относятся стекла, различные смолы, пластмассы. По мере повышения температуры они переходят в жидкое состояние – становятся как бы все более мягкими и приобретают обычную для жидкости способность течь. Их называют иногда переохлажденными жидкостями, поскольку в обычном состоянии такие вещества можно рассматривать как жидкости с аномально большой вязкостью.

Аморфные тела по своим свойствам отличаются от кристаллических тел и жидкостей.

Молекулы в аморфных телах, как и в жидкостях, движутся беспорядочно и непрерывно

Кристаллические тела имеют кристаллическую решетку, а аморфные тела не имеют кристаллической решетки.

Кристаллические тела имеют строго заданную температуру плавления, аморфные тела на имеют строго заданной температуры плавления.

 

 

 

 

 

 

 

2. Каким образом можно описать взаимодействие между компонентами экосистем? Какой характер носит это взаимодействие? Приведите примеры.

Экосистема – это совокупность сообществ, взаимодействующих с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду. Другими словами, экосистема - это система, образуемая биотическим сообществом и абиотической средой.

Переходная область между двумя смежными экосистемами называется экотон .

I. Абиотические компоненты экосистем.

Экосистема состоит из различных живых и неживых компонентов. Неживые, или абиотические, компоненты экосистемы включают различные физические и химические факторы. К важным физическим факторам относятся:

a.       солнечный свет;

b.       тень;

c.       испарение;

d.       ветер;

e.       температура;

f.        водные течения.

II. Биотические компоненты экосистем.

Основные типы организмов, которые формируют живые, или биотические, компоненты экосистемы, принято подразделять по преобладающему способу питания на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты - это организмы, производящие органические соединения из неорганических. Продуценты (в большинстве своем зеленые растения) создают органические вещества в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Эти органические вещества используются продуцентами как источник энергии и как строительный материал для клеток и тканей организма. 

Редуценты – организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию питаясь останками мертвых организмов (животных, растений).

Существует два основных класса редуцентов:

1.       Детритофаги – напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки. (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

2.       Деструкторы – разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы .

Консументы – организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию, питаясь живыми организмами - продуцентами или другими консументами.

 

 В зависимости от источников питания консументы подразделяются на три основных класса:

 

 - фитофаги (растительноядные) – это консументы 1-го порядка, питающиеся исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву.

- хищники (плотоядные) – консументы 2-го порядка, которые питаются исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

- эврифаги (всеядные), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу. Примерами являются свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек

 Для естественной экосистемы характерны три признака:

1.      экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2.      в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3.      экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем.

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Совокупности природных факторов, в свою очередь, определяют и лимитируют развитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и природными факторами составляют экологические условия жизнеобитания.

Основой формирования и функционирования биогеоценозов, а следовательно, и экосистем являются продуценты - растения и микроорганизмы, способные производить из неорганического вещества органическое, используя энергию света или химические реакции.

Продуценты, использующие для продуцирования органического вещества солнечную энергию, называются автотрофами (от греч. avtos «сам», trof «питаться»), а использующие химическую энергию - хемотрофами.

Главное свойство экосистемы – взаимосвязь и взаимозависимость всех ее компонентов. Рассмотрим на примере лесной экосистемы взаимосвязь составляющих ее компонентов.

От климата зависит водный, воздушный, температурный режимы почв, тип растительности, темпы создания органического вещества, активность микроорганизмов.

Почва оказывает влияние на климат; в атмосферу из почвы выделяется углекислый газ, азот, соединения серы, метан, сероводород и другие газы.

Растительность из почвы берет воду, биогенные вещества, гумус; из атмосферы – углекислый газ, солнечную энергию, выделяет в атмосферу кислород, а после ее отмирания в почву поступает детрит.

Растительность является питанием для животных; почва – местообитанием; продукты жизнедеятельности животных поступают в почву, почвенные микроорганизмы перерабатывают их до исходных углекислого газа, воды, гумуса и других минеральных соединений.

Экосистема – это целостная, функционирующая, саморегулирующаяся система.

Для специалиста существует не природа, а экосистема, человек вырубает не лес, а экосистему, выбрасывает отходы не в окружающую среду, а в экосистемы.

На первый взгляд может показаться, что между разными экосистемами нет связи, например между лугом, лесом и прудом. Но если внимательно посмотреть, можно отметить следующее: поверхностным стоком осадков с соседнего луга в пруд вымываются частички почв, гумус, отмершая растительность; осенью часть опавших листьев из леса ветром переносится в пруд; где она разлагается и является пищей для некоторых водных организмов. В пруду живут личинки насекомых, но взрослые особи покидают водную среду и поселяются на лугу или в лесу.

Крупные наземные экосистемы называют биомами (тундра, тайга, дождевые тропические леса, саванны и др.). Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой.

Глобальная экосистема Земли – биосфера.

Живые организмы в экосистемах неодинаковы с точки зрения создания собственного тела.

Животные в отличие от растительности не способны к фотосинтезу

(т. е. не могут строить  собственное тело из минеральных  веществ и напрямую использовать  солнечную энергию), а используют  органическое вещество, созданное  растительностью. Травоядные питаются  растительностью, хищники – травоядными, эти животные могут быть съедены  другими животными и т. д.

Цепь передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим называется трофической или пищевой.

 

 

Вопрос 3. Каким образом время жизни связано с ее массой?

Три этапа жизни звезды

• Жизнь звезды начинается с гравитационного сжатия протозвездного облака. При этом вещество звезды уплотняется и нагревается, пока в ее недрах не начинаются термоядерные реакции.

• Выделяющаяся в термоядерных реакция энергия увеличивает температуру и давление газа и останавливает сжатие — звезда входит в длительный стабильный период жизни, про который говорят, что она «находится на стадии главной последовательности».

• Когда в ядре звезды истощаются запасы водорода (основного ядерного топлива), ядро сильно сжимается, а термоядерные реакции в участием водорода продолжаются в окружающем его тонком слое. При этом оболочка звезды сильно раздувается и охлаждается — наступает стадия красного гиганта.

По длительности у большинства звезд стадия сжатия составляет около 1% от времени пребывания на главной последовательности, а стадия красного гиганта — до нескольких процентов от этого времени. Поэтому в первом приближении время жизни звезды можно приравнять ко времени пребывания на главной последовательности, то есть, ко времени устойчивого горения водорода в ядре звезды. Длительность этого состояния напрямую связана с массой и спектральным классом звезды. Чем больше масса, тем выше плотность и температура в ядре звезды, тем быстрее идут там термоядерные реакции, тем выше светимость звезды и быстрее закначиваются запасы топлива. Поэтому жизнь массивных звезд значительно короче, чем маломассивных.

 

 

Спектральный класс	Масса (МСолнца=1)	Светимость (LСолнца=1)	Время на главной последовательности, лет
B0	17	30000	8·106
B5	6,3	1000	8·107
A0	3,2	100	4·108
A5	1,9	12	2·109
F0	1,5	4,8	4·109
F5	1,3	2,7	6·109
G0	1,02	1,2	1,1·1010
G2*	1,00	1,0	1,3·1010
G5	0,91	0,72	1,7·1010
K0	0,74	0,35	2,8·1010
K5	0,54	0,1	7,0·1010