Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ

 

 

ИНСТИТУТ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ  И УПРАВЛЕНИЯ

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Концепции современного естествознания»

 

 

 

                                                                        Проверил: Рымкевич П. П.

                                                                              Выполнила: Подсвирова А. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 г.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Физическая картина мира. Сила тока. Закон Ома для замкнутой цепи.
2. Химическая картина мира. Структура вещества и химические системы.
3. Биологическая картина мира. Развитие представлений о происхождении жизни.
4. Космологическая картина мира. Квазары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Физическая картина мира. Сила тока. Закон Ома для замкнутой цепи.

Мы живём в сложном мире, где всё взаимосвязано. В мире неустойчивости и необратимости, эволюции и катастроф, хаоса и сложнейших структур, диссипации и самоорганизации. Нас окружает мир, далёкий от равновесия. И в этой смене явлений ум человеческий стремится найти нечто постоянное, незыблемое, на что он мог бы опереться, чтобы разобраться в хаосе набегающих от него впечатлений.

Мир для человека существует в качественной и количественной определенности. Для явлений и процессов в нём характерны регулярность и повторяемость. Понимание мира достигается благодаря открытию единой физической картины мира.

 

 

Рис. 1. Физическая картина  мира

 

Физическая картина мира - есть обобщение всех ранее полученных знаний о природе и определенная степень познания человеком материального мира и его закономерностей. Представленная на рис.1 схема связана со сменой представлений о материи: от атомистических, корпускулярных представлений, к полевым, континуальным, а затем квантовым.

Одним из основополагающих терминов в научной теории физики является сила тока.  Существует различные  виды интерпретаций данного понятия. Но что же такое сила тока? Силой тока называется физическая величина I, равная отношению количества заряда Q , прошедшего за некоторое время t через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

 

Закон Ома — физический закон, определяющий связь между электродвижущей силой источника или напряжением с силой тока и сопротивлением проводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома (1787—1854).

По закону Ома сила тока I для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению R проводника этого участка цепи.

Для измерения силы тока используют специальный прибор —  амперметр (для приборов, предназначенных  для измерения малых токов, также  используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его  включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

Сила тока в замкнутой  цепи, состоящей из источника тока с внутренним сопротивление и  нагрузки с сопротивлением, равна  отношению величины  источника к сумме внутреннего сопротивления источника и сопротивления нагрузки.

 

I – сила тока

R – сопротивление (внешней цепи)

r – сопротивление (внутреннего источника)

    - электродвижущая сила (источника)

 

Рассмотрим смысл Закона Ома для замкнутой цепи более  подробно.

Потребители электрического тока (например, электрические лампы) вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 2 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

 

Рис. 2. Замкнутая цепь, поясняющая закон Ома для замкнутой цепи

 

Ток, проходящий через лампочку, проходит также и через источник тока. Следовательно, проходя по цепи, ток кроме сопротивления проводника встретит еще и то сопротивление, которое ему будет оказывать сам источник тока (сопротивление электролита между пластинами и сопротивление пограничных слоев электролита и пластин). Следовательно, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления лампочки и сопротивления источника тока.

Сопротивление нагрузки, присоединенной к источнику тока, принято называть внешним сопротивлением, а сопротивление самого источника тока — внутренним сопротивлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Химическая картина мира. Структура вещества и химические системы.

Процесс зарождения и формирования химии как науки был длительным во времени, сложным и противоречивым по содержанию. Истоки химических знаний лежат в глубокой древности. В  их основе лежит потребность человека получить необходимые вещества для  своей жизнедеятельности. Для этого  нужно было научиться производить  из одних веществ другие, с заданными свойствами, то есть осуществлять их качественные превращения.

История химии показывает, что ее развитие происходило неравномерно: периоды накопления и систематизации данных эмпирических опытов и наблюдений сменялись периодами открытия и  бурного обсуждения фундаментальных  законов и теорий. Последовательное чередование таких периодов позволяет  разделить историю химической науки  на несколько этапов:

1. Период алхимии - с  древности до XVI в. нашей эры. Он характеризуется поисками философского камня, эликсира долголетия, алкагеста (универсального растворителя). Кроме того, в алхимический период почти во всех культурах практиковалось «превращение» неблагородных металлов в золото или серебро, но все эти «превращения» у каждого народа осуществлялись самыми разными способами.

2. Период зарождения научной  химии, который продолжался в  течение XVI - XVIII веков. На этом этапе были созданы теории Парацельса, теории газов Бойля, Кавендиша и др., теория флогистона Г. Шталя и, наконец, теория химических элементов Лавуазье. В течение этого периода совершенствовалась прикладная химия, связанная с развитием металлургии, производства стекла и фарфора, искусства перегонки жидкостей и т.д. К концу XVIII века произошло упрочение химии как науки, независимой от других естественных наук.

3. Период открытия основных  законов химии охватывает первые  шестьдесят лет XIX века и характеризуется возникновением и развитием атомной теории Дальтона, атомно-молекулярной теории Авогадро, установлением Берцелиусом атомных весов элементов и формированием основных понятий химии: атом, молекула и др.

4. Современный период  длится с 60-х годов XIX века до наших дней. Это наиболее плодотворный период развития химии, так как в течение немногим более 100 лет были разработаны периодическая классификация элементов, теория валентности, теория ароматических соединений и стереохимия, теория электролитической диссоциации Аррениуса, электронная теория материи и т.д.

В процессе развития человеческой цивилизации в целом, не стояла на месте и химия. От превращений металлов и поисков философского камня научное общество пришло к определению химических терминов, одним из которых является структура вещества.

Химическая структура вещества рассматривается в рамках учения о составе, в котором обычно выделяют три основных проблемы: проблему химического элемента, проблему химического соединения, проблему вовлечения химических элементов в производство новых материалов. В настоящее время под химическим элементом понимают совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Начало современному представлению о химическом элементе как о «простом теле» или как о пределе химического разложения вещества, переходящем без изменения из состава одного сложного тела в состав другого, первым положил Р. Бойль в середине XVII в. Химики того времени не знали ни одного химического элемента. Фосфор был открыт только в 1669 г., а потом повторно в 1680 г., кобальт - в 1735 г., никель - в 1751 г., водород — в 1766 г., фтор - в 1771 г., азот — в 1772 г., хлор и марганец — в 1774 г. Любопытно, что кислород был открыт одновременно в Швеции, Англии и Франции в 1772 - 1776 гг.

В соответствии с классическими  научными воззрениями различаются  две физические формы существования  материи — вещество и поле. Вещество — это форма материи, обладающая массой покоя (масса покоя не равна  нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов и т. д. Эволюция понятия химической структуры осуществлялась в направлении, с одной стороны, анализа ее составных частей или элементов, а с другой — установления характера физико-химического взаимодействия между ними. Последнее особенно важно для ясного понимания структуры с точки зрения системного подхода, где под структурой подразумевают упорядоченную связь и взаимодействие между элементами системы, благодаря которой и возникают новые целостные ее свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Биологическая картина мира. Развитие представлений о происхождении      жизни.

Биологическая картина мира в качестве теоретической основы наук о живой природе возникла лишь в XIX веке. Биологические науки  долгое время были чрезвычайно обособлены друг от друга, менее взаимосвязаны, чем группа физико-химических наук. Объединение биологических наук произошло вместе с введением Ч. Дарвином основных понятий современной биологии (приспособление, наследственность и изменчивость, естественный отбор, борьба за существование, эволюция и др.). На их основе строится единая картина биологических явлений, связывающая все науки о природе в одну область наук и дающая возможность построения законченных биологических теорий.

С накоплением человечеством  знаний об окружающем мире, развитием науки, изменялись взгляды на происхождение жизни, выдвигались новые гипотезы и теории. Однако и сегодня вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен. Существует множество гипотез происхождения жизни. Наиболее важными из них являются следующие:

1. Креацинизм - (от лат. creatio, род. п. creationis — творение) — теологическая и мировоззренческая концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом.
2. Различные гипотезы самопроизвольного зарождения. Основоположниками одной из подобных теорий являются неодарвинисты. Сам Дарвин был другого мнения: «Вероятно, все живые организмы, когда-либо существовавшие на Земле, происходят от одной изначальной формы, в которую предварительно вдохнули жизнь». С постепенным развитием науки эти гипотезы утратили любой смысл, т. к. было доказано, что жизнь на планете не может существовать без особого вида белков — ферментов. Каждый фермент состоит из сложных молекул, и у каждого фермента есть «активный» центр. Это что-то на подобии углубления определенной формы, которое соответствует форме молекул субстрата (например глюкоза). Они должны подойти друг к другу как ключ к замку. При чем точность должна совпадать вплоть до каждого атома.

Существует еще один факт, опровергающий гипотезы самопроизвольного  зарождения. Постоянное изобилие воды на планете — исторически доказанный и подтвержденный факт. А как известно вода является универсальным растворителем, в которой сложные молекулярные структуры всегда распадаются на более простые. Но по теории самопроизвольного зарождения они не только не должны распадаться, а еще и самопроизвольно синтезироваться в более сложные структуры. Так, вышеуказанные, и многие другие факты послужили для ученых поводом для отказа от теории самопроизвольного зарождения.

3. Гипотезы стационарного состояния. Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно. Она всегда способна поддерживать жизнь,  а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание.
4. Гипотеза панспермии. Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему  в какое-то другое место Вселенной. Теория панспермии утверждает, что жизнь могла возникнуть один или несколько раз в разное время в разных частях Галактики или Вселенной. Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения о якобы встречах с инопланетянами. Советские и американские исследования в космосе позволяют считать, что вероятность обнаружения жизни в пределах Солнечной системы ничтожна,  однако они не дают никаких сведений о возможной жизни вне этой системы.
5. Биохимическая эволюция. По мнению многих биологов, в прошлом состояние нашей планеты было мало похоже на нынешнее: вероятно температура на поверхности была очень высокой (4000 - 8000°С), и по мере того, как Земля остывала, углерод и более тугоплавкие металлы конденсировались и образовали земную кору. Поверхность планеты была, вероятно, голой и неровной, так как на ней в результате вулканической активности, подвижек и сжатий коры, вызванных охлаждением, происходило образование складок и разрывов.