Лекции по "Естествознанию"

1.Естествознание. Тенденции в развитии естествознания. Темпы развития естествознания. Физические революции. Фундаментальные  и прикладные науки (сущность  и проблемы). 
 
Естествознание-это совокупность наук о природе. Тенденции в развитии естест.: дифференциация и интеграция наук. Дифференциация-разделение наук (вирусология, микробиология). Интеграция- слияние наук(биофизика.) этапы развития: Аристотель(384 – 322 г. До н.э.) основоположник формальной логики, т.е. учении о доказательствах. Во времена Аристотеля было известно 20 наук. Философия Эпикура (341-270 г. До н.э.)Николай Коперник(1473-1543) творец гелиоцентрической системы мира а так же теории о вращении земли вокруг солнца. Р. Декарт(1596-1650гг) основоположник рационализма. Фундаментальные науки – изучают базисные структуры мира. Прикладные науки – применяют результаты фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В недрах прикладной науки рождаются наукоемкие технологии. Фундаментальные науки - позволяют поддерживать высокий уровень прикладных исследований. 5 физических революций:1)переход от природы в целом к субстанциям 4в до н.э.. разделение агрегатных состояний вещества. 2) 16в. Введение в рассмотрение веществ. Немецкий врач Парацельс прародитель фармакологии. 3) переход к корпускулам (по Ломоносову) , элементам (по Лавуазье0) минимальной частицей которых была названа молекула 18 в. 4) 1824г. Переход к атому( Дальтон) 5)переход к «элементарным частицам» 15в модель атома резерфорда(1911) открыты протон, нейтрон, электрон, развитие атомных технологий. 
 
^ 2. Естествознание – основа современных наукоёмких технологий. Технологии (понятие, история, классификация). Научно-технические революции. Жизненный цикл технологии. 
 
Естествознание – основа современных наукоемких технологий. Многие достижения современного естествознания составляют базу наукоемких технологий, связанных со всесторонним изучением объектов и явлений природы. Технология — комплекс организационных мер, операций и приемов, направленных на изготовление, обслуживание, ремонт, эксплуатацию и/или утилизацию изделия с номинальным качеством и оптимальными затратами, и обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и общества в целом. уровнем развития науки, техники и общества в целом. Иоганн Бекман ввел термин технология. Технология претерпела значительные изменения: когда-то технология означала простой навык, а в настоящее время технология_ это сложный комплекс знаний, полученных с помощью исследований. Классификация: машиностроительные тех.; информационные, телекоммуникационные инновационные технологии. 
 
^ Научно-техническая революция – качественное преобразование технических основ материального про-ва на основе превращения науки в ведущий фактор про-ва. НТР:1)изобретение паровой машины 18в. 2)научно-технические достижения в обл электричества и химии. 3)создание компьютеров 20в. 3) крупные научные открытия и изобретения в 70-80 гг 20в по направлениям: в электронике, компьютерная автоматизация, новые виды энергетики, технологии новых металлов, биотехнологии. 5)2010-2030.гг 
 
^ Жизненный цикл технологии: 1)Новейшая технология- любая новая технология, которая имеет высокий потенциал развития; 2)Передовая технология- которая зарекомендовала себя, но еще достаточно новая и имеет небольшое распространение; 3) Современная технология- признанная, является стандартом и на нее повышается спрос; 4)Неновая технология – по-прежнему полезная, но уже существует более новая и поэтому спрос падает; 5)-устаревшая- заменяется более совершенной, очень малый спрос или полный отказ от нее в пользу новой. 
3.Инновации. Виды инноваций. Инновационные технологии. Жизненный цикл нововведений 
 
Инновации – любое возможное изменение, происходящее вследствие использования новых или усовершенствующих решений технического и др.характера в процессах про-ва, снабжения, сбыта и т.п. Понятие инновации появляется в 30-х г.XX века и его вводит австрийский экономист Иозеф Шумпетер. Инновации: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ (относятся все изменения, затрагивающие средства, методы, технологии про-ва. определяющие НТП), НЕТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ (относятся инновации организационного, правового, социального характера). 
 
^ Инновационные технологии – наборы методов и средств, поддерживающих этапы реализации нововведения.Классификация: а) Внедрение- распространение инноваций, достижение практического результата идей; б) Тренинг – подготовка кадров, создание малых предприятий;  
 
В) Консалтинг – консультирование производ.,продавцов., покупателей в сфере технолог.,технической,экспертной деятельности; Г)Трансферт; Д) Инжиниринг – комплекс инженерно-консультационных услуг коммерческого характера по подготовке и обеспечению процесса про-ва. 
 
^ Жизненный цикл технологии: 1) Возникновение идеи и появление изобретения.2) Научные исследования и эксперимен. проверка возможности реализации изобрет.3) Появление нового изделия на рынке и формирование спроса.4) Массовое изготовление новых изделий.5)Насыщение рынка.6)Затухание продаж, вытеснение изделия. 
 
4. Техносфера. Особенности развития технологий. Обновление технологий и подъёмы в экономике. 
 
 Техносфера- совокупность элементов среды в пределах географической оболочки Земли, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе(все, что создано руками человека).Н.Д.Кондратьев-основоположник теории экономических циклов. Продолжительность 1 цикла-40-60лет. В этом цикле наблюд.высокие и низкие эк.темпы.(волна Кондратьева▲-темпы►-время). В цикле происходит внедрение инноваций=>увелич. темп роста экономики. В т.max происходит распростр. технологий и их устарение. Создание и внедрение новых технологий влияют на увеличение темпов развития экономики. Именно инновационный процесс определяет степень прогресса экономической системы. Технологический уклад-совокупность технологий, характерных для определения уровня развития произ-ва. Происход. переход от более низких укладов к более высоким, прогрессивным. Особенности: НТР-качественное преобразование технических основ материального производства на основе превращения науки в ведущий фактор производства.(изобретение паровой машины в 18в., НТ достижения в обл. электричества и химии19в., созд.компьютеров20в, новые крупные научные открытия и изобретения20в70-80гг. по напр.электронике, новые виды энергетики, биотехнологии; 2020-2030гг.) и т.п. 
 
5. Представления о материи, движении, пространстве и времени. Понятие о структурных уровнях организации материи. Мегамир, макромир и микромир. 
 
Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.  
 
^ Движение материи- любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия. Время-выражает порядок смены физических состоянийи является объективной характеристикой любого процесса или явления.Пространство - выражает порядок сосуществования физических тел. Различают три вида материи- вещество- основной вид материи, обладающий массой; физический вакуум- низшее физическое состояние квантового поля; физическое поле- особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем.  
 
Важнейшее сво-во материи- ее структурная и системная организация, которая выражает упорядоченность существования материи в виде огромного разнообразия материальных объектов, связанных между собой единой системой иерархии. Современная наука выделяет в мире три структурных уровня: Микро, Макро, Мега миры.  
 
Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.  
 
Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.  
 
Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет. 
 
6. Фундаментальные взаимодействия. 
 
Концепция дальнодействия – взаимодействие материальных объектов, находящихся даже на большом расстоянии друг от друга передается через пустое пространство мгновенно. Концепция близкодействия – взаимодействие передается по средствам физических полей с конечной скоростью, не превышающей скорости света.  
 
Современные экспериментальные данные свидетельствуют, что существует только четыре качественно различных вида взаимодействий, в которых участвуют элементарные частицы. Эти взаимодействия называются фундаментальными, то есть самыми основными, исходными, первичными. По мере увеличения интенсивности фундаментальные взаимодействия располагаются в следующем порядке: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Каждое из этих взаимодействий характеризуется соответствующим параметром, называемым константой связи, численное значение которого определяет интенсивность взаимодействия. Гравитационное взаимодействие характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы. Оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения. Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле сил тяготения Земли. Законом всемирного тяготения описывается движение планет Солнечной системы, а также других макрообъектов. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обусловливается некими элементарными частицами - гравитонами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено. Электромагнитное взаимодействие обуславливается электрическими зарядами и передается электрическим и магнитным полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле - при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, при движении зарядов в зависимости от их знака и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др. Наконец, слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. В нем участвуют все элементарные частицы, кроме фотона. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений.Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре, отвечает за стабильность атомных ядер. 
 
7. Механика как основа многих технологий. Основные законы и понятия механики. 
 
Механика – наука о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или их частиц в пространстве. Рассматриваемые в М. взаимодействия представляют собой те действия тел друг на друга, результатом которых являются изменения механического движения этих тел. Их примерами могут быть притяжения тел по закону всемирного тяготения, взаимные давления соприкасающихся тел, воздействия частиц жидкости или газа друг на друга и на движущиеся в них тела и др. Обычно под М. понимают т. н. классическую М., в основе которой лежат Ньютона законы механики и предметом которой является изучение движения любых материальных тел (кроме элементарных частиц), совершаемого со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света.  
 
При изучении движения материальных тел в М. вводят ряд абстрактных понятий, отражающих те или иные свойства реальных тел; таковы: 1) Материальная точка — объект пренебрежимо малых размеров, имеющий массу; это понятие применимо, если в изучаемом движении можно пренебречь размерами тела по сравнению с расстояниями, проходимыми его точками. 2)Абсолютно твёрдое тело — тело, расстояние между двумя любыми точками которого всегда остаётся неизменным; это понятие применимо, когда можно пренебречь деформацией тела. 3)Сплошная изменяемая среда; это понятие применимо, когда при изучении движения изменяемой среды (деформируемого тела, жидкости, газа) можно пренебречь молекулярной структурой среды. 
 
М. разделяют на: М. материальной точки, М. системы материальных точек, М. абсолютно твёрдого тела и М. сплошной среды. В каждом из этих разделов в соответствии с характером решаемых задач выделяют: статику — учение о равновесии тел под действием сил, кинематику — учение о геометрических свойствах движения тел и динамику — учение о движении тел под действием сил. В динамике рассматриваются 2 основные задачи: нахождение сил, под действием которых может происходить данное движение тела, и определение движения тела, когда известны действующие на него силы. Основные понятия и методы механики.: основными кинематическими мерами движения в М. являются: для точки — её скорость и ускорение, а для твёрдого тела — скорость и ускорение поступательного движения и угловая скорость и угловое ускорение вращательного движения тела. Основной мерой механического взаимодействия материальных тел в М. является сила. Одновременно в М. широко пользуются понятием момента силы относительно точки и относительно оси. В основе М. лежат законы Ньютона.  
 
^ Первый закон Ньютона - Существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела и поля (или их действие взаимно скомпенсировано). 
 
^ Второй закон Ньютона- В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально приложенной к ней силе и обратно пропорционально её массе.F=m*a 
 
^ Третий закон Ньютона- Тела действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю и противоположными по направлению:F2->1 = -F1->2 
 
Важное значение для решения задач М. имеют понятия о динамических мерах движения, которыми являются количество движения, момент количества движения (или кинетический момент) и кинетическая энергия, и о мерах действия силы, каковыми служат импульс силы и работа. Соотношение между мерами движения и мерами действия силы дают теоремы об изменении количества движения, момента количества движения и кинетической энергии, называемые общими теоремами динамики. Эти теоремы и вытекающие из них законы сохранения количества движения, момента количества движения и механической энергии выражают свойства движения любой системы материальных точек и сплошной среды. 
 
^ 8. Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения, их применение в технике и технологиях. Принцип реактивного движения. 
 
Из свойства симметрии пр-ва — его однородности следует закон сохранения импульса, импульс замкнутой сис-мы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классической физике. Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц, подчиняющихся законам квантовой механики. Импульс сохраняется для незамкнутой сис-мы, если геометрическая сумма всех внешних сила равна нулю. Закон сохранения импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы. 
 
Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Из однородности времени следует закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Консервативные силы действуют только в потенциальных полях, характеризующихся тем, что работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений. Механические сис-мы, на тела которой действуют только консервативные силы (внутренние и внешние), называются консервативными сис-мами. Закон сохранения и превращения энергии — фундаментальный закон природы; он справедлив как для систем макроскопических тел, так и для микросистем. 
 
 
 
В системе, в кот. действуют консервативные и диссипативные силы, например силы трения, полная механическая энергия сис-мы не сохраняется. Следовательно, для такой сис-мы закон сохранения механической энергии не выполняется. Однако при убывании механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Таким образом, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии — сущность неуничтожения материи и ее движения, поскольку энергия, по определению, — универсальная мера различных форм движения и взаимодействия                                                                                                                           9. Применение фазовых переходов в технике и технологиях. 

Фазовый переход- переход вещества из одной темодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Любая смена агрегатного состояния- фазовый переход. Переходы первого рода: плавление, кристаллизация, испарение, конденсация, сублимация, десублимация. Применение: в тяжелой, пищевой и химической промышленности. 
 
10. Элементная база компьютера. Развитие твердотельной электроники. Технологии микроэлектроники. Развитие нанотехнологии. 
 
Элементная база компьютера: Релейный ЭВМ-Кондрат Цузе создал компьютер Z3, работающий на основе электрического реле.1941г. 
 
Ламповый ЭВМ 1943г в Великобритании был создан компьютер Colossus Mark 1 на 1500 электр. Лампах. Транзисторные дискретные ЭВМ- 1955г компьютер на полупроводниковых и транзисторных диодах. Транзисторные интегральные ЭВМ 1968г- компьютер на интегральных схемах. Именно с него начинается развитие микропроцессоров. Современные компьютеры на основе микропроцессоров. Твердотельная электроника- наиболее перспективное направление электроники, связанное с созданием приборов и устройств в миниатюрном исполнении с использованием интегральной технологии. Развитие твердотельной электроники: 19в М.Фарадей пришел к выводу, что с повышением температуры электропроводность исследуемого образца возрастает по экспоненциальному закону. А.С. Беккель обнаружил при освещении «плохого проводника» светом возникает фото ЭДС. В 1906 г К.Ф. Браун: переменный ток. Пропущенный через контакт свинца и пирита не подчиняется закону Ома; св-ва контакта определяются величиной и знаком приложенного напряжения. В 1879. Э.Холл открыл новое явление- возникновение электрического поля в электр пластине золота с током, помещенной в магнитное поле, называется эффект Холла. В 1922г. О. Лосев создал генерирующий детектор. Первый твердотельный прибор-транзистор. Нанотехнологии до недавнего времени технология основывалась на удалении лишнего материала из заготовки, в наст. время нанотехнология- это междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретических обоснований и практических методов исследования анализа и синтеза и применение методов пр-ва и применения продуктов с заданной атомной массой путем манипулирования отдельных атомов и молекул. Развитие микроэлектроники : в рез-те совершенствования тонкопленочной технологии в течение последних лет удалось повысить степень интеграции . тенденция к усложнению интегральных схем: от больших(БИС) до ультробольших (УБИС) и гигантских после 2000г_ выражается в увеличении числа транзисторов на кристалле. Технологии микпроэлектроники: транзисторы, интегральные схемы, большие и сверхбольшие интегральные схемы( аудио и видео- техника). Первая модификация транзистора- биополярный транзистор, вторая- гетероструктурный транзистор. В 1958 г Хилби предложил конструкцию микросхемы, эта конструкция стала основополагающей для изготовления интегральных схем. 
 
11. Основные представления современной химии. Эволюционная химия. Синтез новых материалов и применение новых материалов в технике и технологиях. 
 
Химия-это наука о превращениях вещ-в, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. В 5 в до н э Ливкипп впервые предложил гипотезу атомного строения вещ-в.Химический эелемент- это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Р. Бойль сделал вывод: кач-во и св-ва вещ-ва зависят от того, из каких эл-ов оно состоит. Закон кратных отношений:если 2 хим. эл-та образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящегося на одну и ту же массу другого относятся как целые числа, обычно небольших. Атом- наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Вещество- это форма материи, обладающая массой покоя. Катион -положительно заряженный ион. Анион -отрицательно заряженный ион. Анод - полож.заряженный электрод. Полиморфизм-существование кристаллических вещ-вс одинаковым составом, но разной структурой. Аллотропия- существование одного и того же хим. эл-та в виде двух и более простых вещ-в, различных по строению и св-ам. Молекула – микрочастица, образовавшаяся из атомов и способная к самостоятельному существованию. Теория химического строения вещ-ва: св-ва вещ-ва определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимнвым влиянием. Периодический закон химических эдеентов_св-ва элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. В совр.химии химические исследования проходят на молекулярном уровне. Эволюционная химия- это 4-ая концептуальная система химии, связанная с включением в хим.науку принципа историзма и понятии времени, с построением теории химюэволюция материи ускорилась. Эволюц химия изучает процессы самоорганизации вещ-ва. Синтез новых материалов.в наст время в основном синтезируют керамику. Синтезируют огненную, термостойкую, химостойкую и высокотвердую керамику. В нашей стране впервые в мире синтезировали сверхтвердый материал- гексанит-Р, по твердости сравним с алмазом. Синтезированные материалы используют в строительствемашиностроении, при создании сверхмощных двигателей, в энергетике и авиапромышленности, судостроении и т.д. 
 
12. Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических свойств веществ. Периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева. Трансурановые элементы и их применение в технике и технологиях. 
 
Химические св-ва вещ-ва зависят от того, из каких химических элементов оно состоит и от структуры молекул вещ-ва(структурная изомерия) и от пространственной конфигурации молекул (конформация и стереомерия). Вещ-ва, имеющие одинаковый состав и структуру, имеют одинаковые химические св-ва.Изомерия-явление, заключающееся в существовании хим.соединений, одинаковых по составу и молекулярной массе, но разных по строению и расположению атомов в пространстве и вследствие этого по св-ам. 
 
^ Конформация- пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации. Стереоизомерия- возникает в результате различий в пространственной конфигурации молекул, имеющих одинаковое химическое строение. 
 
Попытки систематизации химических элементов по их химическим свойствам делались многими учеными, начиная с 30-х годов XIX в. Д. И. Менделеев в 1869 г. разработал таблицу, в основу кот. положены атомные веса эл-тов, т. е. число протонов в ядрах атомов. Выяснилось, что химические св-ва эл-тов периодически зависят от этого числа. В 1911 г. Резерфордом была разработана планетарная модель атома. В основе теории лежит представление о закономерностях построения электронных оболочек (уровней) и подоболочек (подуровней) в атомах по мере роста числа протонов в ядре атома Z и, след-но, числа электронов в оболочках атома. Сходство электронных конфигураций свободных атомов коррелирует с подобием их химического поведения. 
 
Химическая связь - это взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Валентность атомов показывает число связей, образуемых данным атомом с соседними атомами в молекуле. Основными видами химических связей явл-ся ковалентная и ионная. 
 
В ковалентной связи электроны атомов образуют общую орбиталь. В ионных связях электрон передается от одного атома к другому, и образуются противоположно заряженные атомы. Химические реакции - превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. 
 
^ Периодический закон элементов Менделеева: свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера в таблице Менделеева). 
 
Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу. 
 
Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется периодическим изменением числа электронов на их внешних энергетических уровнях. 
 
13. Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции и их применение в технике и технологиях. 
 
Химическая связь — явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы. Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем. Принцип Ле Шателье-Брауна: Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации. Факторы влияющие на химическое равновесие:1) температура. При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции. CaCO3=CaO+CO2 -Q t↑ →, t↓ ←N2+3H2↔2NH3 +Q t↑ ←, t↓ →2) давление. При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся. CaCO3=CaO+CO2 P↑ ←, P↓ →1моль=1моль+1моль3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции. При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при увеличении концентрации продуктов реакции-в сторону исходных веществ.S2+2O2=2SO2 [S],[O]↑ →, [SO2]↑ ←.Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия! Эндотермические реакции- реакции, сопровождающиеся выделением теплоты. К таким реакциям относятся реакции разложения молекул на свободные атомы, восстановление металлов из руд, фотосинтез в растениях. Экзотермические реакции- реакции, сопровождающиеся выделением теплоты. Такими реакциями являются горение, нейтрализация. Применение: в ресурсоэнергосберегающих технологиях, в химической, военной, строительной, пищевой, горнодобывающей промышленности. 
 
14. Естественно-научные основы лазерных технологий. Особенности лазерного излучения. Применение лазеров в технике и технологиях. 
 
Лазер- квантовый генератор оптического диапазона. Лазеры работают в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетовой до субмиллиметровой области спектра в импульсивном и непрерывном режимах. Существуют лазеры на кристаллах и стеклах, газовые, жидкостные и полупроводниковые. Лазеры излучают высококогерентные монохроматические световые волны, вся энергия которых концентрируется в очень узком телесном угле. Первый лазер был создан в США с использованием монокристалла рубина. При средней энергии излучения 3 ДЖ вследствие очень короткого импульса, исчисляемая миллиардами. Затем были созданы газовые лазеры, работающие на смеси гелия и неона. Затем созданы полупроводниковые лазеры, в них накачка происходит с помощью инжекции носителей тока через электронно-дырочный переходник. Полупроводниковые лазеры отличаются высоким КПД и относительно небольшая мощность неприрывного излучения.Применение лазеров: считывание информации с оптических носителей, измерение дальности, обработка материалов, применяют в микробиологии, медицине, фотохимии , катализе. 
 
15. Современные представления об эволюции Вселенной, галактик, звезд и звездных систем. 
 
Вселенная - весь существующий материальный мир безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе всего развития. Существует концепция большого взрыва: предполагается, что плотность вещ-ва вселенной была сравнимой с плотностью атомного ядра, и вся вселенная представляла собой ядерную каплю, по каким-то причинам капля взорвалась. Так и образовались вселенная и все ее объекты. Существует гипотеза пульсирующей вселенной: вселенная не всегда расширялась, а пульсировала между конечными пределами плотности. Существует так же мнение, с самого начала протовещество, из которого впоследствии образовалась Вселенная, с гигантской скоростью начало расширяться. На начальной стадии это плотное вещество разлетелось, разбегалось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В них в свою очередь возникали более плотные участки – там в последствии и образовались звёзды и даже целые галактики. Существует концепция самоорганизации вселенной: все объекты вселенной были «рождены» из физического вакуума. Галактики- это громадные звездные системы, содержащие десятки, сотни миллиардов звезд. Звезда́ — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакцииhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B4%D0%B0 - cite_note-0. Звезды рождаются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар — протозвезда, эволюция которой проходит три этапа. 
 
^ Первый этап эволюции связан с обособлением и уплотнением космического вещества. Второй представляет собой стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри протозвезды возрастает, что замедляет процесс ее сжатия, однако температура во внутренних областях пока остается недостаточной для начала термоядерной реакции. На третьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, а ее температура — повышаться, что приводит к началу термоядерной реакции. Давление газа, вытекающего из звезды, уравновешивается силой притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект — звезда. Такая звезда является саморегулирующейся системой. Если температура внутри не повышается, то звезда раздувается. В свою очередь, остывание звезды приводит к ее последующему сжатию и разогреванию, ядерные реакции в ней ускоряются. Таким образом, температурный баланс оказывается восстановлен. Процесс преобразования протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим масштабам. 
 
16. Солнечная система. Законы небесной механики – законы Кеплера. Солнечно-земные связи. Учение А. Л. Чижевского. Ракетно-космические технологии. 
 
Солнечная система - это система небесных тел (Солнце, планеты, спутники планет, кометы, метеоритные тела, космическая пыль), двигающихся в области преобладающего гравитационного влияния Солнца. Наблюдаемые размеры Солнечной системы определяются орбитой Плутона - около 40 а.е. Однако сфера, в пределах кот. возможно устойчивое движение небесных тел вокруг Солнца простирается почти до ближайших звезд. В эту группу входят Солнце, 9 больших планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.), десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероиды), сотни комет и множество метеоритных тел. К 1979 г. было известно 34 спутника и 2000 астероидов. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела - Солнца. Наиболее близкие к Солнцу планеты - Меркурий и Венера - очень медленно вращаются вокруг оси, с периодом в десятки - сотни земных суток. Медленное вращение этих планет связано с их резонансными взаимодействиями с Солнцем и друг с другом. А относительно малые размеры Марса не позволяют ему удержать плотную атмосферу. В атмосфере Земли насыщенные пары создают облачный слой. Облака Земли входят важнейшим элементом в круговорот воды, происходящий на нашей планете в системе гидросфера - атмосфера - суша. В то время как движение Солнца и Луны всегда происходит в одном направлении - с запада на восток (прямое движение), движение планет гораздо сложнее и временами совершается в обратном направлении (попятное движение). Солнечная система является объектом изучения небесной механики. Небесная механика – раздел астрономии, изучающий движения тел Солнечной системы в гравитационном поле, в том числе движения искусственных небесных тел. В начале XVII века Иоганном Кеплером было открыто 3 основных кинематических закона движения планет:1.планеты вокруг Солнца движутся по эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которого находится Солнце;2.Радиус вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади; 3.квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит. Эти законы являются основой расчета движения планет вокруг солнца, но все ни ориентированы на невозмущенное движение и непосредственно могут быть использованы только для расчетов орбит лишь в первом приближении, т.е. рассматривая лишь поле тяготения Солнца.  
Солнечно-земные связи: ультрафиолет, радиоизлучение, рентгеновское излучение, видимый свет. ^ Корпускулярные излучения: солнечный ветер, солнечные космические лучи. 
 
А.Л. Чижевский. Он отмечал, что все самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле — и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей (атмосферы, гидросферы и литосферы) — протекают под непосредственным воздействием Солнца. Оно является основным (наряду с космическими излучениями и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле — от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека. Ракетно-космические технологии: в их основе лежат законы всемирного тяготения, фундаментальные основы космической механики, синтез новых материалов. Ракетно-космические технологии связаны с разработкой ракетной техники, осуществлением космических полетов, проведением различных экспериментов в космосе. Одно из направлений ракетно-космических технологий- создание многоразового космического корабля без ускоряющих двигателей. 
 
17. Гравитационное взаимодействие тел. Закон всемирного тяготения Ньютона. Космические скорости. 
 
Исаак Ньютон открыл Закон всемирного тяготения, выраженный им в следующей математической формуле: F=G*(m1*m2)/R2. Здесь в числителе произведение m1 и m2 масс взаимно действующих тел, а в знаменателе – квадрат расстояния между ними, G – коэффициент в этой формуле, так называемая гравитационная постоянная (постоянная тяготения). Закон Ньютона не был теоретическим в современном смысле этого слова: он являлся математическим описанием опытного факта. В дальнейшем представления о тяготении были несколько развиты. Были введены представления о напряженности поля тяготения и его потенциале: напряженность грав. поля = отношению силы тяготения, действующей на материальную точку, в величине её массы и представляет собой векторную величину :g= F/m= G*M/R2 
 
Несмотря на победы, на Законе всемирного тяготения лежала мрачная тень с самого момента рождения. Этой тенью было вытекающее из закона мгновенное дальнодействие. Сила тяготения мгновенно, с бесконечной скоростью передавалась на любые расстояния, при этом совершенно неясно, как она преодолевает пространство. Сила передается телу воздействием на него другого тела – это положение было аксиомой для Галилея, на него опираются законы механики самого Ньютона, а вот Закон всемирного тяготения выкидывает прочь эту аксиому. Для тяготения Ньютон отказался искать причину в действиях эфира, хотя делал это в отношении многих других явлений. «Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю».Сомнения, навеянные гравитационным парадоксом, были развеяны, как представляют современные ученые, с появлением Общей теории относительности. Она была создана А.Эйнштейном в 1916г. на основе специальной ТО, созданной на 11 лет раньше. 
 
^ Космическая скорость- это минимальная скорость, при которой какое-либо тело в свободном движении с поверхности небесного тела сможет: v1 — стать спутником небесного тела, v2 — преодолеть гравитационное притяжение небесного тела, v3 — покинуть звёздную систему, преодолев притяжение звезды, v4 — покинуть галактику, преодолев притяжение сверхмассивной черной дыры. 
 
18. Самоорганизация в живой и неживой материи. Синергетика и её применение в технике и технологиях. 
 
Самоорганизация-это природные скачкообразные процессы, приводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности. Критическая точка, в которой более вероятен переход в новое состояние называется точкой бифуркации. Самоорганизация включает закономерное и случайное развитие любых открытых систем: плавающую эволюцию, ход которой закономерен и детерменирован и случайный скачок в точке бифуркации, определяющий следующий закономерный этап развития. Исследование самоорганизации проводят в трех направлениях: синергетика, термодинамика неравновесных процессов и математическая теория катастроф. Синергетика –изучает связи между элементами структуры, которые образуются в открытых системах, благодаря интенсивному обмену веществом и энергией с окр. средой в неравновесных условиях. используют в биологии, астрофизике, промышленности, в психол. исследованиях. 
 
19. Основные понятия термодинамики. Первое и второе начало термодинамики. 
 
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем, находящихся в системе термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями .Термодинамика строится на основе фундаментальных принципов («Начал»), которые являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы образующих систему тел. Поэтому закономерности в соотношениях между физическими величинами, к которым приводит термодинамика, носит универсальный характер. Обоснование законов термодинамики, их связь с законами движения частиц, из которых построены тела, дается статистической физикой, задачей которой является выражение свойств макроскопических тел, т.е. тел, состоящих из очень большого количества одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.) через свойства этих частиц и взаимодействие между ними. Первое начало термодинамики утверждает, что если система совершает термодинамический цикл, т.е. в конечном счете возвращается в исходное состояние, то полное количество тепла, сообщенное системе на протяжении цикла, равно совершенной ею работе. Количественная формулировка первого началатермодинамики: количество тепла dQ, сообщенное телу идет на увеличение его внутренней энергии dU и на совершение телом работы dA, т.е. dQ=dU+dA. Второе начало термодинамикиутверждает, что теплота не может самопроизвольно перейти от системы с меньшей температурой к системе с большей температурой. С.Карно в 1824 г. показал, что любая тепловая машина должна содержать помимо источника теплоты (нагревателя) и рабочего тела, совершающего термодинамический цикл (например, пара), еще и холодильник, имеющий температуру более низкую, чем температура нагревателя. Обобщение вывода Карно на произвольные термодинамические системы и позволило Р.Клаузиусу сформулировать в 1850 г. указанное Второе начало. В формулировке В.Томсона (1851) Второе начало утверждает, что невозможно произвести механическую работу за счет охлаждения одного теплового резервуара. 
 
20. Синтез органических и неорганических соединений. Биосинтез. Применение синтезированных соединений в технике и технологиях. 
 
В процессе развития производства для различных систем и технических устройств требуются материалы с различными свойствами, работающими в разных внешних условиях и подвергающихся различным внешним воздействиям. В последние десятилетия широкое применение стали находить искусственные органические материалы, обладающие разнообразными свойствами, многие из которых можно задавать при их производстве, получая материалы с наперед заданными свойствами. 
 
^ Органические вещества — это соединения углерода с другими веществами. Углерод образует соединения с большинством элементов и обладает наиболее выраженной способностью к образованию молекул цепного и циклического строения. Скелет таких молекул может состоять из практически неограниченного числа атомов углерода, непосредственно соединенных друг с другом и включать в себя и другие элементы. Для соединений углерода характерно явление изомерии, т. е. существование веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся последовательностью сцепления атомов или расположением их в пространстве и поэтому различных по физическим и химическим свойствам. Все органические вещества делятся на три класса:  
 
ациклические — соединения с незамкнутыми цепями (метановые углеводороды — насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды — этилен, ацетилен и др.);  
 
изоциклические, в молекулах которых имеются циклы из атомов углерода (циклопарафиновые или полиметиленового ряда, а также ароматические углеводороды); 
 
гетероциклические, в молекулах которых имеются циклы, содержащие кроме углерода атомы О, N, S, Р, Аs и другие. 
 
От каждого углеводорода образуется целый генетический ряд путем замены атома водорода иной функциональной группой.  
 
Основным поставщиком органических веществ в природе являются растительный и животный мир. Растения усваивают из атмосферы углекислый газ и при помощи хлорофилла, содержащегося в листьях, и солнечной энергии образуют органические вещества, являющиеся строительным материалом для самих растений. Животные, поедая растения, накапливают органические вещества в своем теле, которые затем после гибели животных, переходят в почву, разлагаются, а затем также поглощаются растениями. В результате развития органической химии оказалось возможным создание широкого спектра искусственных органических веществ, которые нашли применение в технике, медицине, биологии. Полимеры — это химические соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок. Природными полимерами (биополимерами) являются белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы. Синтетическими полимерами искусственного происхождения являются всякого рода производные от углеводородов — полиэтилены, полипропилены, фенолоформальдегидные смолы и т. п. 
 
Пластмассы (пластические массы) — это материалы, содержащие в своем составе полимер, который в период формирования изделий находится в вязко текущем или высокопластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формированию изделий, пластмассы делятся на реактопласты и термопласты. Реактопласты — это материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера — отвердением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязко текучее состояние. При формировании термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязко текучее состояние. 
 
Биосинтез — процесс синтеза природных органических соединений живыми организмами. Путь биосинтеза соединения — это приводящая к образованию этого соединения последовательность реакций, как правило, ферментативных (генетически детерминированных), но изредка встречаются и спонтанные реакции, обходящиеся без ферментативного катализа. Например, в процессе биосинтеза лейцина одна из реакций является спонтанной и протекает без участия фермента. Биосинтез одних и тех же соединений может идти различными путями из одних и тех же или из различных исходных соединений. Процессы биосинтеза играют исключительную роль во всех живых клетках. 
 
21. Электрический заряд и электрическое поле, законы электростатики и их применение в технике и технологиях. Напряженность, электрическая индукция, взаимодействие зарядов, закон Кулона. Энергия электрического поля. 
 
^ Электрический заряд — это свойство материальных тел, выражающееся к способности особого рода взаимодействия; количественная характеристика, показывающая степень возможного участия тела в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в СИ — кулон. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы — электрон (один отрицательный элементарный электрический заряд) и протон (один положительный элементарный заряд). Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) – численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положительные и отрицательные значения. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов. Электрический заряд любой элементарной частицы присущ этой частице в течение всего времени ее жизни, поэтому элементарные заряженные частиц зачастую отождествляют с их электрическими зарядами. В системе СИ электрический заряд измеряется в кулонах (Кл). Наиболее известные элементарные носители заряда – электроны, имеющие отрицательный заряд и протоны, имеющие такой же по величине положительный заряд. Электрический заряд любого заряженного тела кратен модулю заряда электрона, так называемому, элементарному заряду Кл. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твердых тел скомпенсированы. Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля.Напряжённость электрического поля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы (F), действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q: E=F/q. 
 
Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. 
 
Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле. 
 
Электростатика - раздел электродинамики, изучающий взаимодействие и электрические поля покоящихся электрических зарядов. 
 
^ Закон Кулона - сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. 
 
Закон сохранения электрического заряда – Замкнутая система тел алгебраическая сумма зарядов есть величина постоянная. 
 
Замкнутая система – система тел, при котором они взаимодействуют только между собой.  
 
^ Электрическая индукцияhttp://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/139090(D) - величина, характеризующая электрическое поле в веществе наряду с напряженностью (Е): D = eЕ, где e - диэлектрическая проницаемость вещества. Поток электрической индукции через замкнутую поверхность определяется свободными зарядами, находящимися внутри этой поверхности (т. е. не зависит от связанных зарядов, входящих в состав нейтральных атомов и молекул). 
 
Электрические заряды взаимодействуют между собой, т.е. одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные притягиваются. Силы взаимодействия электрических зарядов определяются законом Кулона и направлены по прямой линии, соединяющей точки, в которых сосредоточены заряды. 
 
22. Электрический ток и магнитное поле и их применение в технике и технологиях. Напряженность магнитного поля и закон полного тока. Энергия магнитного поля. 
 
Электрический ток - упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. 
 
Вокруг неподвижных электрических зарядов существует только электрическое поле. Движущиеся электрические заряды и изменяющиеся электрические поля создают в окружающем пространстве магнитное поле. Через магнитное поле осуществляются взаимодействия электрических токов, постоянных магнитов и токов с магнитами. Электрические взаимодействия токов пренебрежимо малы по сравнению с их магнитными взаимодействиями. В современной физике магнитное поле характеризуют векторной величиной, называемой магнитной индукцией B, точное определение которой дано ниже. Принято считать, что вектор B в любой точке А магнитного поля совпадает по направлению с силой, действующей на северный полюс бесконечно малой магнитной стрелки, помещенной в А: на полюсы этой стрелки действует пара сил, устанавливающая ее в направлении B. Поэтому магнитные поля изучают с помощью мелких игольчатых железных опилок, которые, намагничиваясь в нем, как бы превращаются в маленькие магнитные стрелочки.Напряжённость магнитного поля - векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля. Н. м. п. не зависит от магнитных свойств среды. При однородной намагниченности тела напряжённость, измеренная на его поверхности, параллельной направлению намагниченности, соответствует напряжённости внутри тела. 

Закон полного тока является одним из важнейших законов, устанавливающим неразрывную связь между электрическим током и магнитным полем. Любая магнитная линия обязательно охватывает электрический ток и, наоборот, электрический ток всегда окружен магнитным полем.  
^ Магнитное поле— силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля 
 
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). 
 
^ Энергия магнитного поля 
 
Приращение плотности энергии магнитного поля равно: 
 
 
 
где: 
 
H — напряжённость магнитного поля, 
 
B — магнитная индукция 
 
23. Геометрическая оптика и волновая теория света. Дисперсия, явления интерференции и дифракции, поляризация и их применение в технике и технологиях. 
 
Представление о прямолинейных световых лучах используется в инструментальной оптике для конструирования и расчета оптических приборов. Расходящийся пучок лучей, выходящих из одной точки с помощью оптической системы (линзы, объектива, вогнутого зеркала) можно превратить в сходящийся. Точка пересечения этих сходящихся лучей будет действительным изображением соответствующей точки источника (предмета). Изображение протяженного предмета, формируемое оптической системой, представляет собой центральную проекцию предмета. Центр проекции находится в центре входного зрачка оптической системы. Физическая реализация геометрического проектирования с помощью световых лучей, т.е. формирование оптических изображений, широко используется в технике, в частности, при создании печатных микросхем. 
 
Изготовление печатных плат  
 
Изображенные на фотопленке элементы микросхемы проецируются на кристалл кремния, где получается подобное уменьшенное (с помощью системы линз) изображение микросхемы. Специальная обработка позволяет превратить это изображение в печатную микросхему. 
 
^ Волновая теория света, явления интерференции и дифракции. Основоположником волновой теории является Х.Гюйгенс. Процесс распространения света он представлял не как поступательное движение, а как последовательный процесс передачи взаимодействия между корпускулами. Его сторонники считали, что свет распространяется в особой среде – «эфире», заполняющем все мировое пространство и свободно проникающем во все тела. Световое возбуждение от источника света передается посредством эфира во все стороны. Так возникли первые волновые представления о природе света. В развитии волновой теории света весьма важную роль сыграл принцип, сформулированный Гюйгенсом, а затем развитый французским физиком О.Френелем. Принцип Гюгенса-Френеля состоит в том, что каждая точка, до которой дошло световое возбуждение в свою очередь становится источником вторичных волн и передает их во все стороны соседним точкам. Наиболее наглядно волновые свойства света проявляются в явлениях интерференции и дифракции. 
 
^ Интерференция света заключается в том, что при взаимном наложении двух волн происходит усиление или ослабление колебаний. Принцип интерференции впервые сформулировал в 1801 г. английский ученый Томас Юнг. Он поставил простой опыт: на экране кончиком булавки прокалывались два близко расположенных отверстия, которые освещались солнечным светом из небольшого отверстия в зашторенном окне. За экраном наблюдалась вместо двух ярких точек серия чередующихся темных и светлых колец, представляющая собой интерференционную картину. Необходимым условием интерференции является когерентность волн – согласованное протекание колебательных или волновых процессов. 
 
Отклонение света от прямолинейного распространения называетсядифракцией. На дифракции основаны многие оптические приборы. В частности, дифракция рентгеновских лучей используется во многих аппаратах различного назначения.Поляризация - показывает, что световые волны поперечны, т. е. колебания совершаются перпендикулярно к направлению распространения волны. Применение: дифракционную решётку применяют в спектральных приборах, также в качестве оптических датчиков линейных и угловых перемещений, поляризаторов и фильтров инфракрасного излучения, делителей пучков в интерферометрах и так называемых «антибликовых» очках. Интерференция используется в просветлении оптики, в голографии. На использовании интерференции света основано действия интерферометров и интерференционных спектроскопов. 
 
24. Металлургические технологии. 
 
Металлургический процесс — совокупность методов добычи и производства металла. Металлургический процесс подразделяется по способу производства: 

•  
  Металлургический процесс производства цветных металлов — Цветная металлургия;
•  
  Металлургический процесс производства чёрных металлов —Чёрная металлургия;

 
Металлургические процессы подразделяются на три основных категории: 

•  
  Гидрометаллургические — протекают в водных растворах при температуре до 300 градусов;
•  
  Пирометаллургические — протекают при температурах более 300 градусов;
•  
  Электрометаллургические — протекают в водных растворах или расплавах с протеканием электрического тока соответственно через раствор или расплав, при этом на катоде восстанавливается более чистый металл, чем используемый при изготовлении анода.

 
Основная цель металлургических процессов — получение металлов без примесей. В широком смысле к металлургическим процессам можно отнести всю цепочку преобразований от руды до товарного слитка металла: 

1.  
   Добыча руды: шахтным (закрытым) или карьерным (открытым) способом.
2.  
   Дробление руды.
3.  
   Измельчение руды.
4.  
   Обогащение руды (гравитационным, флотационным или электромагнитным способом).
5.  
   Металлургическая переработка концентрата.

 
Рафинирование металла (для благородных металлов — аффинаж). 
 
 
25. Классификация двигателей и принципы их работы.  
 
Двигатель, мотор — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века наряду со словом «мотор», которым с середины XX века чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания. 
 
Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. ^ К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками. 
 
К первичным двигателям относятся ветряное колесо, использующее силу ветра, водяное колесо и гиревой механизм — их приводит в действие сила гравитации, тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии. Ко вторичным двигателям относятся электродвигатель(электромотор), пневмодвигатель, гидродвигатель (гидромотор).Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии: электрические; постоянного тока (электродвигатель постоянного тока);переменного тока (синхронные и асинхронные);электростатические;химические;ядерные;гравитационные;пневматические;гидравлические;лазерные. 
 
26. Информационные технологии. Суперкомпьютер. Нейронные сети. Технологические возможности реализации высокой информационной плотности. 
 
Информационные технологии - широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям создания, управления и обработки данных, в том числе с применением вычислительной техники. В последнее время под информационными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации.  
 
Суперкомпьютер- вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи. Нейронные сети -математические модели, а также их программные или аппаратные реализации, построенные по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток живого организма. Это понятие возникло при изучении процессов, протекающих в мозге, и при попытке смоделировать эти процессы. Первой такой попыткой были нейронные сети Маккалока и Питтса. Впоследствии, после разработки алгоритмов обучения, получаемые модели стали использовать в практических целях: в задачах прогнозирования, для распознавания образов, в задачах управления и др. ИНС представляют собой систему соединённых и взаимодействующих между собой простых процессоров. С точки зрения машинного обучения, нейронная сеть представляет собой частный случай методов распознавания образов и т. п. С математической точки зрения, обучение нейронных сетей — это многопараметрическая задача нелинейной оптимизации. С точки зрения кибернетики, нейронная сеть используется в задачах адаптивного управления и как алгоритмы для робототехники. С точки зрения развития вычислительной техники и программирования, нейронная сеть — способ решения проблемы эффективного параллелизма. Нейронные сети не программируются в привычном смысле этого слова, они обучаются. Возможность обучения — одно из главных преимуществ нейронных сетей перед традиционными алгоритмами. Технически обучение заключается в нахождении коэффициентов связей между нейронами. В процессе обучения нейронная сеть способна выявлять сложные зависимости между входными данными и выходными, а также выполнять обобщение. 
 
^ Технологические возможности реализации высокой информационной плотности. 
 
Современная технология позволяет изготавливать тонкопленочный элемент, ширина либо длина которого составляет примерно 1 мкм, что более чем на порядок меньше размера элемента серийно изготавливаемых магниторезистивных преобразователей. Существенное уменьшение толщины магниторезистивного элемента даже с использованием самых перспективных технологических приемов сопряжено с нарушением однородности по толщине, что влечет за собой изменение и электрических, и магнитных свойств. Технология сегодняшнего дня позволяет изготавливать магниторезистивный элемент, минимальное поперечное сечение которого составляет 0,030 мкм2, что в принципе дает возможность воспроизвести информацию, записанную с поверхностной плотностью около 33 бит/мкм2. Такая плотность приблизительно на порядок меньше соответствующей предельной плотности, к которой допускает приблизиться реальный магнитный носитель - с кобальт-хромовым рабочим слоем. Если принять во внимание технологические возможности ближайшего будущего, когда линейный размер элемента уменьшится примерно на порядок, то магниторезистивный преобразователь с таким элементом позволит воспроизвести информацию, записанную с поверхностной плотностью, приближающейся к 400 бит/мкм2. 
 
Это означает, что в обозримом будущем магниторезистивный преобразователь, опираясь на перспективную технологию, должен догнать магнитный носитель, и тогда их предельные характеристики плотности сравняются. При этом следует помнить, что предельные возможности и реальные устройства - это не одно и то же. В то же время без реальных возможностей не бывает и реальных устройств. Другое дело, что между ними, как правило, лежит непроторенный путь, который при недостаточно объективной оценке каких бы то ни было возможностей может оказаться безысходным. В данном случае правильный путь может выбрать практик-разработчик, каждое действие которого обосновано научным пониманием решаемой им проблемы. 
 
27.Энергетическое машиностроение. Станкостроение. Робототехника. 
 
Энергетическое машиностроение — отрасль производства и обслуживания промышленного оборудования для генерации и передачи электрической энергии. В отрасль входят предприятия по производству турбин, электрических генераторов, силовых трансформаторов для тепловых, атомных и гидроэлектростанций.  
 
Станкостроение - ведущая отрасль машиностроения, создающая для всех отраслей народного хозяйства металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки, автоматические и полуавтоматические линии, комплексно-автоматического производства для изготовления машин, оборудования и изделий из металла и др. конструкционных материалов, кузнечно-прессовое, литейное и деревообрабатывающее оборудование. Робототе́хника  — прикладная наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем 
 
Робототехника опирается на такие дисциплины как электроника, механика, программирование. Выделяют строительную, промышленную, бытовую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику. 
 
28. Наночастицы. Нанотехнологии. Нанолитография. Наномедицина. Нанобиоэлектроника. Молекулярная самосборка. Наноматериалы. 
 
Наночастица - это частица размером меньше 100 мкр. Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Частицы размерами от 1 до 100 нанометров обычно называют «наночастицами». Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие пленки органических материалов применяют для производства солнечных батарей. Такие батареи, хоть и обладают сравнительно низкой квантовой эффективностью, зато более дёшевы и могут быть механически гибкими. Удаётся добиться взаимодействия искусственных наночастиц с природными объектами наноразмеров — белками, нуклеиновыми кислотами и др. Тщательно очищенные наночастицы могут самовыстраиваться в определённые структуры. Такая структура содержит строго упорядоченные наночастицы и также зачастую проявляет необычные свойства. Нанообъекты делятся на 3 основных класса: трёхмерные частицы, получаемые взрывом проводников, плазменным синтезом; двумерные объекты — плёнки, получаемые методами молекулярного наслаивания, CVD, ALD, методом ионного наслаивания; одномерные объекты — вискеры(эти объекты получаются методом молекулярного наслаивания, введением веществ в цилиндрические микропоры).На данный момент обширное применение получил только метод микролитографии, позволяющий получать на поверхности матриц плоские островковые объекты размером от 50 нм, применяется он в электронике; метод CVD и ALD в основном применяется для создания микронных плёнок. Прочие методы в основном используются в научных целях. В особенности следует отметить методы ионного и молекулярного наслаивания, поскольку с их помощью возможно создание реальных монослоёв.Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Наноматериалы - материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными характеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их составляющих. Углеродные нанотрубки — протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров, состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и обычно заканчивающиеся полусферической головкой. Фуллерены — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода. Графен — монослой атомов углерода, полученный в октябре 2004 года в Манчестерском университете. Графен можно использовать, как детектор молекул.Нанолитография наиболее важный метод создания устройств с нанометровыми размерами. Этот метод может использоваться для создания электронных схем, схем памяти с большой ёмкостью, сенсоров. Наномедицина — слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя наноустройства и наноструктуры. Нанобиоэлектроника) — раздел электроники и нанотехнологий, в которых используются биоматериалы и принципы переработки информации биологическими объектами в вычислительной технике для создания электронных устройств.Молекулярная самосборка - Создание произвольных последовательностей ДНК, которые могут быть использованы для создания требуемых белков или аминокислот. 
 
29. Машиностроительные технологии.  
^ Объект познания - то, на что направлен познавательный интерес субъекта познания. Объектом познания может выступать природа, человек и общество. В процессе познания меняется не только познаваемый объект, но и субъект познания, поэтому представляется несостоятельной идея философии Нового времени, в частности, Рене Декарта, о возможности и необходимости достижения для сознания (cogito) позиции «абсолютного наблюдателя». На специфику познавательной деятельности субъекта познания оказывает влияние целый ряд социально-исторических предпосылок. Целью процесса познания является получение истинных знаний. 
 
^ Формы познания 

•  
  Чувственное познание — уровень ощущений, восприятий и представлений.
•  
  Рациональное познание — уровень абстракций, выраженных в гипотезах, теориях, законах и причинно-следственных связях. На уровне рационального познания человек способен построить модель события с тем, чтобы его действие было наиболее эффективным. Формы рационального познания: понятие, суждение и умозаключение.
•  
  Сверхчувственное познание — интеллектуальная интуиция, метафизика, непосредственное знание, черпаемое субъектом из глубины самого себя. Данный вид познания особенно распространен в мистических течениях традиционных религий

 
 
37. Сознание и интеллект. Человек и эмоции. Исследования человеческого мозга и возможностей человека.  
 
Восприятие у человека включает в себя осознание, осмысление предметов. Процессы ощущения и восприятия оставляют после себя «следы» в мозгу, суть которых состоит в способности воспроизводить образы предметов, которые в данный момент воздействуют на человека. Содержание когнитивной сферысоставляют познавательные способности, интеллектуальные процессы получения знаний и результаты познавательной деятельности, т.е. сами знания.  
 
Традиционно в структуре сознания выделяют: две основные познавательные способности человека: рациональную и сенситивную.  
 
^ Рациональная познавательная способность — это способность человека к формированию понятий, суждений и умозаключений, именно она считается ведущей в когнитивной сфере.  
 
^ Сенситивная познавательная способность — это способность к ощущениям, представлениям и восприятию, которые выступают основой для рациональных знаний.  
 
Помимо интеллекта и сенситивной способности, в познавательную сферу входят внимание и память.  
 
Внимание — это сосредоточенность, избирательная познавательная направленность сознания, нацеленная на определенный объект, значимый в настоящее время. 
 
На основе интеллекта, способности к ощущениям и памяти формируются чувственные и понятийные образы, которые и составляют содержание когнитивной сферы. 
 
Огромную роль в структуре сознания играют эмоции — все положительные и отрицательные реакции человека на воздействие внешних и внутренних раздражителей, имеющие выраженную субъективную окраску и охватывающие все виды чувств, среди которых наиболее известными являются тревога, боль, удовольствие, радость и др. Эмоциональная сфера сознания представляет собой сферу потребностей, интересов и целей.  
 
^ Элементами эмоциональной сферы выступают: аффекты, элементарные эмоции, связанные с сенсорными реакциями, и чувства. Все эти разнопорядковые явления объединяются одним понятием — «эмоции».  
 
Эмоция — это отражение ситуации в форме психического переживания и оценочного отношения к ней. Эмоциональная сфера сознания также участвует в познавательном процессе, повышая или снижая его эффективность. 
 
Интеллект — это общая способность к познанию и решению проблем, которая объединяет все познавательные способности индивида: ощущение, восприятие, память, представление, мышление, воображение. Это способность из минимума информации выводить максимум заключения, при прочих равных — в кратчайшее время и простейшим анализом 
Сознание — состояние психической жизни человека, выражающееся в субъективной переживаемости событий внешнего мира и жизни самого индивида, а также в отчёте об этих событиях. Термин сознание является трудным для определения, поскольку данное слово используется и понимается в широком спектре направлений. Головной мозг— часть центральной нервной системы. Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остаётся загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощённом виде и требует дальнейших глубоких исследований. 
 
1. Формы движения материи. Потенциальная и кинетическая энергии, их природа и взаимопревращение. 
 
Формы движения материи: