Расчетно-графическая работа по «Концепциям современного естествознания»

   Из монотонного  характера изменения T^.d_iS/dt следует, что вблизи равновесия стационарное состояние не может представлять собой автоколебательный режим. Действительно, в этом случае переменные концентрации в системе (а следовательно, величины J и X ) изменяются периодически, что несовместимо с однонаправленным монотонным изменением T^.d_iS/dt и её постоянством в стационарной точке. Экспериментальные измерения скорости образования энтропии внутри системы можно проводить в калориметрах, изучая тепловые потоки, сопровождающие образование энтропии при необратимых изменениях в системе. В опытах на биологических объектах было показано, например, что скорость теплопродукции и интенсивность дыхания в процессе развития зародышей непрерывно уменьшаются начиная с первых стадий развития организма и достигают постоянных значений в стационарной фазе роста. Следует, однако, иметь в виду, что уровень термогенеза может меняться в ходе развития организма не только вследствие изменения величин движущих сил и потоков. Теплопродукция организма зависит и от состояния мембранных структур и степени сопряжения процессов окислительного фосфорилирования. Наконец, принципиальным является то, что биологические системы, вообще говоря, находятся вдали от равновесия, где пропорциональность между J и X (9) или соотношения взаимности (10) нарушаются. Это особенно важно для биохимических процессов, где наиболее характерны переходы с изменениями DG = = 1-2 ккал/моль, а линейные соотношения Онзагера справедливы при G # 0,2 ккал/моль. В таких условиях в стационарных состояниях, далеких от равновесия, теорема Пригожина несправедлива (автоколебательный режим).

Заключение.

Теория О. с. важна для понимания  физико-химических процессов, лежащих в основе жизни, т.к. живой организм представляет собой устойчивую саморегулирующуюся О. с., обладающую высокой организацией как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне. Подход к живым системам как к О. с., в которых протекают нелинейные химические реакции, открывает новые возможности для исследования процессов молекулярной самоорганизации на ранних этапах возникновения жизни. 

 Теория О. с. является частным  случаем общей теории систем, к которым относятся, например, рассматриваемые в кибернетике системы переработки информации, транспортные узлы, системы энергоснабжения и др. Подобные системы, хотя и не являются термодинамическими, но описываются системой уравнений баланса, в общем случае нелинейных, аналогичных рассматриваемым для физико-химических и биологических О. с. Для всех систем существуют общие проблемы регулирования и оптимального функционирования.

Вопросы по тексту

1. Что означает Открытые системы?
2. Свойства Открытых систем?
3. Как характеризуется Энтропия?
4. Чем определяется Энтропия?
5. Как называют приращение энтропии системы в единицу времени?
6. Как характеризуется теорема Пригожина?
7. Для чего нужна теория Открытых систем?

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5 (9). Масса покоя частицы равна m_o = 9,11×10^-31кг. Частица движется с ускорением. В Различные моменты времени частица имела скорости соответственно v₁ =0, v₂ =100000, v₃  =150000, v₄ =200000, v₅ =190000. Определите массу m частицы относительно неподвижной системы отсчета при каждой из приведенных скоростей. Постройте график зависимости массы от скорости движения частицы. Опишите его.

Решение:

,

где m₀ — масса покоя частицы; с – скорость света в вакууме; m – масса частицы в системе отсчета, относительно которой она движется со скоростью v.

Так как в условии  задачи не указана единица измерения  скорости частицы, принимаем ее по СИ, равную м/с. Имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построим график зависимости массы от скорости движения частицы.

Из графика видно, что  при увеличении скорости движения частицы  её масса относительно неподвижной  системы отсчета не увеличивается.

Задание 6 (9). Космический корабль отправляется к далекой звезде со скоростью v = 6,5×10⁴ км/с и достигает ее окрестностей через t = 25лет по часам корабля. Сколько лет пройдет на Земле?

Решение:

 

 

 

Ответ: на земле пройдет 25 лет.

Задание 7 (9). Яркость источника обратно пропорциональна расстоянию до него. Сколько лет надо лететь со скоростью 50 км/с до звезды Альдебаран, чтобы она стала ярче в 4,5 раз? Сколько лет идет свет от звезды до Земли? Расстояние = 20,8 Пк.

Решение:

Переведем расстояние от Земли  до звезды Альдебаран в систему СИ, учитывая, что 1 пк = 3,0857∙10¹⁶ м, имеем:

S = 20,8 Пк ×3,0857∙10¹⁶ м = 64,18256 × 10¹⁶ м.

Найдем расстояние, при котором звезда Альдебаран станет ярче в 4,5 раза, имеем:

S₁ = S/4,5 = 64,18256 × 10¹⁶ м / 4,5 = 14,2627911111× 10¹⁶ м.

Тогда искомое время будет  равно:

t₁ = S₁/v = 14,2627911111× 10¹⁶ м / 5×10⁴ = 2,8525582222×10¹² c

В переводе на года искомое  время будет равно

t₁ = 2,8525582222×10¹² c / (60×60×24×365) = 90454 лет.

Свет от Земли до звезды Альдебаран будет идти:

t₂ = S₁/c = 14,2627911111× 10¹⁶ м / 3×10⁸×(60×60×24×365) = 15,07 года.

Ответ: Чтобы звезда Альдебаран стала ярче в 4,5 раза надо лететь до нее 90454 лет. Свет от звезды Альдебаран до Земли идет 15,07 года.

Задание 8 (9). На поверхность приемника падает излучение с энергией квантов равной e = 2,84×10^-19 Дж. Определить длину волны излучения и определить, к какой области электромагнитного спектра оно относится.

Решение:

e = hv, откуда v = e/h;

lv = c, откуда l = c/v;

Тогда имеем формулу: l = с/(e/h).

l = 3×10⁸м/с/(2,84×10^-19 Дж/6,63×10^-34Дж/с) = 3×10⁸ м/с / 0,42×10¹⁵с = 7,14×10^-7м - по шкале частоты относится к ультрафиолетовому спектру электромагнитного излучения.

Ответ: l = 7,14×10^-7м - по шкале частоты относится к ультрафиолетовому спектру электромагнитного излучения.

Задание 9 (9). Источник, излучающий свет с длиной волны l = 520 нм удаляется от неподвижного наблюдателя со скоростью v = 5,5×10⁷ км/с. К какой части спектра относится это излучение? Какую длину волны (l₁) определит неподвижное устройство - светоприемник? К какой области спектра оно будет относиться?

Решение:

Длина волны связана со скоростью удаления источника от наблюдателя зависимостью l=(u + v)/v,

где v - скорость движения источника,

u - скорость волны в среде. Для электромагнитных волн u равна скорости света в вакууме.

В данном случае длина волны  на устройстве - светоприемнике будет  равна:

l₁=l (u + v)/v = (520 нм (3,8×10⁸м/с + 5,5×10⁷ км/с)) / 5,5×10⁷ км/с = 
= (520×10^-9м (3,8×10⁸м/с + 5,5×10⁷ м/с)) / 5,5×10⁷ м/с = 
= (520×10^-9м ×(9,3×10¹⁵ м/с))/5,5×10⁷ м/с=(4836×10⁶ с)/ 5,5×10⁷ м/с = 
= 87,927 м - по шкале частоты относится к радиосигналам.

Ответ: l₁ = 87,927 м - по шкале частоты относится к радиосигналам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Дубнищева Т.Я.. Концепции современного естествознания. Новосибирск: Изд. ЮКЭА, 1997.
2. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания - М: Культура и спорт, 1997.
3. Лавриненко В.Н. Концепции современного естествознания, М., 2000
4. Карпенков С.А. Концепции современного естествознания, М. 1998
5. А.А. Любищев. Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. М., 1982
6. Красилов В. Эволюция, Дарвин и современность. – «Знание –Сила», №2, 1997.
7. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М.: Гардарики, 1999.
8. Глобальный эволюционизм. Философский анализ. – М. Изд. ИФРАН, 1994.
9. Хазен А.М. О лженауке, ее последствиях и об ошибках в науке. www.astronet.ru/db/msg/1187552.

 

¹ Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Татьяна Яковлевна Дубнищева. –6-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 608 с.

² Делоне Н.Б. Изменение фундаментальных законов естествознания. // СОЖ. – Т.7. – 2001. - №6.

³ Бройль Л. Революция в физике. – М.: Прогресс, 1987.

⁴ Багров В. Г. Открытие неклассической логики // СОЖ. - 2000. - Т.6. - № 7

⁵ Агеев А.С. Квантовая физика. – М.: Наука, 2003.