Контрольная работа по " Концепция современного естествознания"

               Концепция современного естествознания.               

                                     Контрольная работа.

Содержание:

1."Диаграмма Герцшпрунга-Рессела" и эволюция звезд………………...3

2 . Атомно-молекулярное учение………………………………………….7

3. Углеводы и их функции………………………………………………..10

Список использованной литературы…………………………………….14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1."Диаграмма  Герцшпрунга-Рессела" и эволюция  звезд.

ГЕРЦШПРУНГА - РЕССЕЛЛА ДИАГРАММА - графическое изображение зависимости абсолютная звёздная величина - спектральный класс звёзд. Вместо спектрального класса в качестве координаты на графике могут использоваться показатель цвета или эффективная температура звезды, а вместо абсолютной звёздной величины - светимость звезды. Спектральный класс и показатель цвета определяются в основном температурой звезды, следовательно, положение звезды на Г.- Р. диаграмме характеризует соотношение между её важнейшими наблюдаемыми параметрами - температурой и светимостью. Это соотношение обусловлено главным образом химическим составом, массой и эволюционным статусом звёзд, поэтому исследование Г.- Р. диаграммы является важнейшим источником сведений об эволюции звёзд.

Рис.1. Положение на диаграмме  Герцшпрунга-Ресселла звёзд с известными расстояниями.

 

Название Г.- Р. диаграммы связано с именами датского астронома Э. Герцшпрунга и американского астронома Г. Ресселла. Герцшпрунг в 1905-07 гг. показал, что голубые звёзды являются абсолютно наиболее яркими и что существуют две основные группы красных звёзд - яркие и слабые, а также построил первую диаграмму видимая звёздная величина - показатель цвета для звёздного скопления; Ресселл опубликовал в 1914 г. первую диаграмму спектральный класс - абсолютная звёздная величина.

Рис. 2. Положение на диаграмме  Герцшпрунга - Ресселла нестационарных звёзд различных типов.

 

На рис. 1 и 2 приведены  Г.- Р. диаграммы для звёзд с известными расстояниями до них и спектральными классами. Абсолютное большинство звёзд находится в пределах полосы, пересекающей диаграмму по диагонали. Эту полосу называют главной последовательностью (ГП) или последовательностью нормальных карликов. Вторая по населённости область - красных гигантов, светимости и радиусы которых на несколько порядков превосходят светимости и радиусы звёзд ГП тех же спектральных классов. В верхней части диаграммы с ГП смыкается область немногочисленных сверхгигантов, которая пересекает всю Г.- Р. диаграмму. Между ГП и нижней частью области гигантов расположены субгиганты, а примерно на 10 звёздных величин ниже ГП - белые карлики. Примечательно существование т. н. провала Герцшпрунга - области между ГП и гигантами, в которой количество звёзд на несколько порядков ниже, чем в соседних областях. На рис. 3 показано положение на Г.- Р. д. некоторых наиболее близких к Солнцу звёзд.

Рис. 3. Положение на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла некоторых ближайших к Солнцу звёзд, а также ряда ярчайших звёзд на небе.

 

Эволюция звёзд описывается  на Г.- Р. д. кривыми - эволюционными треками, зависящими в основном от массы и исходного химического состава звезды. Населённость отдельных областей Г.- Р. диаграммы определяется временем, которое звёзды на своём эволюционном пути проводят в данной области, и светимостями, которые они при этом имеют. На ГП находятся звёзды на стадии горения водорода в ядре, которая занимает ~90% всего времени жизни звезды, а красные гиганты и сверхгиганты - это в основном звёзды на стадиях горения в их ядре гелия и последующих ядерных реакций. Продолжительность этих стадий »10% времени жизни звезды. Если Г. - Р. диаграмма строится для звёзд, отобранных до определённой звёздной величины, то, например, массивные яркие сверхгиганты, видимые и на больших расстояниях, представлены лучше, чем значительно более многочисленные, но очень слабые белые карлики.

Большинство пульсирующих звёзд - цефеиды, звёзды типов RR Лиры, d Щита, RV Тельца, W Девы, переменность которых обусловлена одним и тем же механизмом (см. Пульсации), на Г.- Р. д. расположены в очень узкой "полосе нестабильности" (рис. 1).

Звёзды на Г.-Р. диаграммы, изображённые на рис. 1-3, имеют различный химический состав и возраст. Важную роль играют Г.- Р. диаграмма для звёздных скоплений, звёзды которых сформировались из вещества практически с одним и тем же химическим составом и имеют одинаковый возраст. При построении этих диаграмм нет необходимости знать абсолютные величины звёзд, т. к. все они находятся на практически одинаковом расстоянии от Солнца. Более того, совмещая ГП скопления со стандартной ГП, можно осуществить абсолютную калибровку Г.- Р. диаграммы скопления. На рис. 1 в ст. Возраст небесных тел показана схематически комбинированная Г.- Р. диаграмма нескольких типичных рассеянных и шаровых звёздных скоплений. Во всех скоплениях есть звёзды ГП, однако характерный поворот или излом ГП у конкретных скоплений начинается при разных звёздных величинах. Положение точки поворота ГП характеризует возраст скопления. Яркие массивные звёзды, находящиеся в верхней части ГП, исчерпывают свои термоядерные источники энергии быстрее слабых и поэтому раньше покидают ГП. Отсутствие их на ГП показывает, что они либо ушли в область красных гигантов, либо закончили эволюцию, превратившись в нейтронные звёзды или белые карлики. Следовательно, чем ниже расположена точка поворота, тем больше возраст скопления. Сравнение Г.- Р. д. скоплений показывает, в каком направлении изменяются температуры и светимости звёзд со временем, и позволяет использовать Г.- Р. диаграмму скоплений в теории эволюции звёзд.

ГП скоплений в действительности размыты; их ширина порядка одной  звёздной величины. В молодых скоплениях могут быть звёзды, которые ещё не закончили гравитационное сжатие и поэтому лежат выше ГП. Выше ГП могут лежать неразрешённые на компоненты двойные звёзды. Размывает ГП также вращение звёзд.

Шаровые скопления, звёзды которых отличаются от звёзд рассеянных скоплений большим возрастом и особенностями химического состава, имеют и несколько иные Г.- Р. диаграммы из-за меньшего обилия металлов, их ГП лежат ниже, чем у рассеянных скоплений, а гиганты более ярки. В шаровых скоплениях хорошо представлены субгиганты и можно выделить звёзды горизонтальной ветви между ГП и гигантами. Горизонтальную ветвь образуют звёзды малых масс с малым обилием металлов на стадии истощения гелия в звёздном ядре. На пересечении горизонтальной ветви с полосой нестабильности расположены пульсирующие звёзды типа RR Лиры. Г.- Р. диаграмма шаровых скоплений показывают, что это старейшие объекты Галактики, т. к. у них с ГП сейчас уходят звёзды, возраст которых более 1010 лет.

Результаты расчётов эволюции звёзд позволяют воспроизвести все детали Г.- Р. диаграммы скоплений в зависимости от химического состава и возраста и объяснить эволюционный статус большинства образующих их звёзд. Это является убедительным свидетельством правильности направления, в котором развивается современная теория эволюции звёзд.¹

 

2 . Атомно-молекулярное  учение.

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии  великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям:

1. Все вещества состоят из  «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов»  (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы — молекулы и атомы  — находятся в непрерывном  движении. Тепловое состояние тел  есть результат движения их  частиц.

4. Молекулы простых веществ  состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов.

Атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. В своей основе учение Дальтона повторяет учение Ломоносова. Вместе с тем оно развивает его дальше, поскольку Дальтон впервые пытался установить атомные массы известных тогда элементов. Однако Дальтон отрицал существование молекул у простых веществ, что по сравнению с учением Ломоносова является шагом назад. По Дальтону, простые вещества состоят только из атомов, и лишь сложные вещества — из «сложных атомов» (в современном понимании — молекул). Отрицание Дальтоном существования молекул простых веществ мешало дальнейшему развитию химии. Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в - середине XIX в. Молекула — это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением. Атом — наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: атом — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов. Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру.

 Основные положения  атомно-молекулярного учения можно  сформулировать так: 

 Существуют вещества  с молекулярным и немолекулярным  строением. 

 Между молекулами  имеются промежутки, размеры которых  зависят от агрегатного состояния вещества и температуры. Наибольшие расстояния имеются между молекулами газов. Этим объясняется их легкая сжимаемость. Труднее сжимаются жидкости, где промежутки между молекулами значительно меньше. В твердых веществах промежутки между молекулами еще меньше, поэтому они почти не сжимаются.

 Молекулы находятся  в непрерывном движении. Скорость  движения молекул зависит от  температуры. С повышением температуры  скорость движения молекул возрастает.

 Между молекулами  существуют силы взаимного притяжения  и отталкивания. В наибольшей степени - эти силы выражены в твердых веществах, в наименьшей — в газах.

 Молекулы состоят  из атомов, которые, как и молекулы, находятся в непрерывном движении.

 Атомы одного вида  отличаются от атомов другого  вида массой и свойствами.

 При физических  явлениях молекулы сохраняются,  при химических, как правило, разрушаются. 

 У веществ с молекулярным  строением в твердом состоянии  в узлах кристаллических решето  находятся молекулы. Связи между  молекулами, расположенными в узлах  кристаллической решетки, слабые и при нагревании разрываются. Поэтому вещества с молекулярным строением, как правило, имеют низкие температуры плавления.

 У веществ с немолекулярным  строением в узлах кристаллических  решеток находятся атомы или  другие частицы. Между этими частицами существуют сильные химические связи, для разрушения которых требуется много энергии. Поэтому вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления.

 Объяснение физических  и химических явлений с точки  зрения атомно-молекулярного учения. Физические и химические явления получают объяснение с позиций атомно-молекулярного учения. Так, например, процесс диффузии объясняется способностью молекул (атомов, частиц) одного вещества проникать между молекулами (атомами, частицами) другого вещества. Это происходит потому, что молекулы (атомы, частицы) находятся в непрерывном движении и между ними имеются промежутки. Сущность химических реакций заключается в разрушении химических связей между атомами одних веществ и в перегруппировке атомов с образованием других веществ.²

 

3. Углеводы  и их функции.

Углево́ды (сахариды) —  общее название обширного класса природных органических соединений. Название происходит от слов «уголь»  и «вода». Причиной этого является то, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой Cx(H2O)y, формально являясь соединениями углерода и воды.

С точки зрения химии  углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп.

Простые и  сложные углеводы

По способности к  гидролизу на мономеры углеводы делятся  на две группы: простые (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). Сложные углеводы, в отличие от простых, способны гидролизоваться с образованием простых углеводов- мономеров. Простые углеводы легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях.

Биологическая роль и биосинтез углеводов (функции углеводов)

Биологическое значение углеводов:

• Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).
• Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).
• Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза), участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.
• Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
• Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
• Углеводы выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул - лигандов.

В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.

Организмы животных не способны синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они получают их от растений с пищей и используют в качестве главного источника энергии, получаемой в процессе окисления:

Cx(H2O)y + xO2 → xCO2 + yH2O + энергия.