Равновесное тепловое излучение. Законы равновесного теплового излучения

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.

Растворы.

Растворы. Растворами называются гомогенные (однородные) системы, содержащие не менее двух веществ. Т. е. могут существовать растворы твердых, жидких и газообразных веществ в жидких растворителях, а также однородные смеси (растворы) твердых, жидких и газообразных веществ. Наибольшее значение имеют жидкие смеси, в которых растворителем является жидкость.

Механизм образования растворов. Процесс растворения твердых веществ в жидкостях можно представить так: под влиянием растворителя от поверхности твердого вещества постепенно отрываются отдельные ионы или молекулы и равномерно распределяются по всему объему растворителя. Если растворитель соприкасается с большим количеством вещества, то через некоторое время раствор становится насыщенным. Таким образом, в процессе растворения частицы (ионы или молекулы) растворяемого вещества под действием хаотически движущихся частиц растворителя переходят в раствор, образуя качественно новую однородную систему.

Растворение веществ сопровождается тепловым эффектом: выделением, или  поглощением теплоты — в зависимости  от природы вещества. При растворении в воде, например, гидроксида калия, серной кислоты наблюдается сильное разогревание раствора, т.е. выделение теплоты, а при растворении нитрата аммония — сильное охлаждение раствора, т.е. поглощение теплоты. В первом случае осуществляется экзотермический процесс (D Н < 0), во втором — эндотермический (D H > 0).

В результате химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем  образуются соединения, которые называют сольватами (или гидратами, если растворителем является вода). Образование таких соединений роднит растворы с химическими соединениями.

Особенно склонны к гидратации (соединению с водой) ионы. Ионы присоединяют полярные молекулы воды, в результате образуются гидратированные ионы. Поэтому, например, в растворе ион меди (II) голубой, в безводном сульфате меди он бесцветный. Многие из таких соединений непрочны и легко разлагаются  при выделении их в свободном  виде, однако в ряде случаев образуются прочные соединения, которые можно  легко выделить из раствора кристаллизацией. При этом выпадают кристаллы, содержащие молекулы воды.

Кристаллические вещества, содержащие молекулы воды, называются кристаллогидратами, а вода, входящая в состав кристаллогидратов, называется кристаллизационной . Кристаллогидратами являются многие природные минералы. Ряд веществ (в том числе и органические) получаются в чистом виде только в форме кристаллогидратов.

Таким образом, растворение — не только физический, но и химический процесс. Растворы

образуются путем взаимодействия частиц растворенного вещества с  частицами растворителя.

 

 

 

Биоэтика  и поведение человека.

 
Понятие биоэтики.

 

Биоэтику (или сложные  поведенческие программы, присущие животному миру) следует рассматривать как естественное обоснование человеческой морали. Ведь много признаков, присущих человеку, генетически обусловлено. И только часть человеческих черт обусловлена воспитанием, образованием и другими факторами внешней среды обитания. Поэтому суть эволюции составляет процесс передачи генов от поколения к поколению. Все человеческие действия — это его поведение. Хронометрия человеческого поведения показывает, в какой значительной степени биологично все наше поведение.

С помощью биоэтики можно  ответить на вопрос о происхождении таких важнейших проявлений человеческого разума, как мораль и этика.

Отвечая на этот вопрос, следует  учитывать, что этологи (специалисты  по поведению животных) открыли у  животных (и не только у высших) большой набор инстинктивных запретов, необходимых и полезных в общении с сородичами.

Так каковы же основные принципы биоэтики? По мнению выдающегося австрийского этолога Конрада Лоренца, это — создание естественным способом врожденного запрета выполнять обычные программы поведения в некоторых случаях возникающие при общении с себе подобными, т.е. полезный необходимый инстинкт остается неизменным (у хищника это загонять добычу, убивать ее, рвать на части и пр.), но для особых случаев, где его проявление было бы вредно, вводится специальный механизм торможения.

 Запреты.  

Все запреты возникают  под жестким давлением отбора ради выполнения задачи сохранения вида. К важнейшим из таких запретов относятся следующие.

«Не убей своего» — первый и основополагающий запрет у очень  многих видов. Чтобы выполнить его, необходимо безошибочно узнавать своих, безошибочно отличать их от чужих.

Второй запрет непосредственно  вытекает из первого — чтобы не убить своего и не быть убитым им, нельзя нападать неожиданно и сзади, без предупреждения и без проверки, нельзя ли разрешить возникший конфликт без схватки.

У хорошо вооруженных природой животных есть запреты применять смертоносное оружие или убийственный прием в драке со своими.

Следующий запрет, опять-таки более абсолютный у сильно вооруженных животных (в основном, хищников), не позволяет бить того, кто принял позу покорности.

И еще один очень важный принцип поведения, характерный для многих животных: победа с тем, кто прав.

Хотя социальные и нравственные аналогии в поведении некоторых животных известны давно, но выводы делаются различные и даже диаметрально противоположные. Этологи и их сторонники (К. Лоренц, Р. Ардри, Дж. Скотт и др.) считают, что человек произошел от животного мира и должен обладать всеми теми свойствами, которые присущи животным, включая и биологическую основу мотивации его агрессивного поведения, что человек бессилен против инстинктов собственной природы, которые неотвратимо приводят его к социальным конфликтам и борьбе. Ученые, стоящие на марксистских позиция (В. Холличер) утверждают, что человек далеко ушел от животного мира и обладает характерными, специфическими только для него чертами.

 «Иерархия»  потребностей человека. 

Безусловно, поведение человека не ограничивается врожденными животными программами. Ведь человек живет и действует, побуждаемый множеством потребностей.

А. Маслоу, один из ведущих психологов США в области исследования мотивации, разработал «иерархию» потребностей человека.

Физиологические потребности  — это низшие, управляемые органами тела потребности: дыхательная, пищевая, сексуальная, потребность в самозащите.

Потребность в надежности — стремление к материальной надежности, здоровью, обеспечению по старости и т.п.

Социальные потребности  — удовлетворение этой потребности не объективно и трудно описуемо. Одного человека удовлетворяют очень немногие контакты с другими людьми, в другом человеке эта потребность выражается очень сильно.

Потребность в осознании  собственного достоинства — здесь  речь идет об уважении, престиже, социальном успехе. Вряд ли эти потребности  удовлетворятся отдельным лицом, для  этого требуются группы.

Потребность в осуществлении  самого себя — это потребность в развитии личности, в самореализации, самоактуализации, в осмыслении своего назначения в мире.

Маслоу отмечает, что нехватка благ, блокада базовых физиологических потребностей в еде, отдыхе, безопасности приводит к тому, что эти потребности могут стать для обычного человека ведущими - человек может жить хлебом единым, когда его не хватает. Но если базовые, первичные потребности удовлетворены, то у человека могут проявляться высшие потребности, метамотивации (потребности к развитию, к пониманию своей жизни, к поиску смысла своей жизни). Для многих людей присущи так называемые «неврозы существования», когда человек не понимает зачем живет, и страдает от этого.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теория  Большого Взрыва.

            Нас интересуют события, которые  произошли, по разным оценкам, 13 – 20 млрд. лет назад (13 млрд. лет  в соответствии с теорией «закрытого  мира», а 20 млрд. лет по теории  «Открытого мира»). Все это время  наша Вселенная, согласно теории  Большого взрыва, постоянно расширялась.  В пролом же плотность вещества  должна было быть огромной. Согласно  теории А. Фридмана следует,  что плотность могла быть бесконечно  большой, хотя некоторые ученые  называют некий возможный предел  значения плотности вещества, примерно  равный 10 97 кг/м 3.

            Другим важным параметром является  температура. Вопрос о том,  холодной» или «горячей» была  материя в ту эпоху, долгое  время оставался спорным. Решающие  доказательства, что Вселенная была  горячей, удалось получить в  середине 60-х годов. В настоящее  время большинство космологов  считает, что материя в начале  расширения Вселенной была не  только сверхплотной, но и очень  горячей, а теория рассматривающая физические процессы в начале расширения Вселенной получила название «теории горячей Вселенной».

            Согласно этой теории, ранняя  Вселенная представляла собой  гигантский ускоритель «элементарных»  частиц. Началом работы Вселенского  ускорителя был Большой взрыв.  Этот термин часто применяют  современные космологи. Наблюдаемый  разлет галактик и их скоплений  – следствие Большого взрыва. Академик Я.Б. Зельдович назвал  этот взрыв астрономическим, тем  самым, подчеркнув его отличие  от химического взрыва.

            У обоих взрывов есть общие  черты, например, в обоих случаях  вещество после взрыва охлаждается  при расширении, падает  и его  плотность. Но есть и существенный  отличия. Главное состоит в  том, что химический взрыв обусловлен  разностью давлений во взрывающемся  веществе и давлением в окружающей  среде (воздухе). Эта разность  давлений создает силу, сообщающую  скорость частицам заряда взрывчатого  вещества. В астрономическом взрыве  подобной разности давлений нет.  Астрономический взрыв не начался  из какого-то определенного центра, распространяясь на все большие  области, а произошел сразу  во всем существовавшем тогда  пространстве. Представить себе  это очень трудно, тем более  что «все пространство» в начале  взрыва могло быть как конечным (теория замкнутого мира), так  и бесконечным (теория открытого  мира).

            В теории космологии приято  эволюцию вселенной разделять на 4 эры:

а) адронная эра (начальная фаза, характеризующаяся высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц – «адронов»);

б) лептонная эра (следующая фаза, характеризующаяся снижением энергии  частиц и температуры вещества, состоящего из элементарных частиц «лептонов». Адроны распадаются в мюоны и мюонное  нейтрино – образуется «нейтринное  море»;

в) фотонная эра или эра излучения (характеризуется снижением температуры  до 10 К, аннигиляцией электронов и позитронов, давление излучения полностью отделяет вещество от антивещества);

г) звездная эра (продолжительная эра  вещества, эпоха преобладания частиц, продолжается со времени завершения Большого взрыва (примерно 300 000 лет  назад) до наших дней.

            В нулевой момент времени Вселенная  возникла из сингулярности, то  есть из точки с нулевым  объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Пытаясь объяснить происхождение Вселенной, сторонники Большого взрыва сталкиваются с серьезной проблемой, поскольку исходное состояние Вселенной в разработанной ими модели не поддается математическому описанию. В их описаниях Вселенная в начале представляла собой точку пространства бесконечно малого объема, имевшую бесконечно большую плотность и температуру. Такое состояние вещества в принципе не может быть описано математически. На языке науки это явление получило название «сингулярности».

            В течение первой миллионной  доли секунды, когда температура  значительно превышала 10 12 К (по некоторым оценкам до 10 14 К), а плотность была немыслимо велика, происходили неимоверно быстро сменяющие себя экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. Мы можем лишь размышлять, каковы были эти первые мгновения, например, возможно, что четыре фундаментальные силы природы были слиты воедино. Есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» богатых энергией («горячих») частиц излучения (фотонов) и частиц вещества. Иными словами материя Вселенной представляла собой электронно-позитронные пары (е– и е+); мюонами и антимюонами (м – и м +); нейтрино и антинейтрино, как электронными (v e, v e), так и мюонными (v m, v m) и тау-нейтрино (v t, v t); нуклонами (протонами и нейтронами) и электромагнитным излучением. Эта самовзаимодействующая масса находилась в состоянии так называемого теплового равновесия.

            В те первые мгновения все  имевшиеся частицы должны были  непрерывно возникать (парами  – частица и античастица) и  аннигилировать. Это взаимное превращение  частиц в излучение и обратно  продолжалось до тех пор, пока  плотность энергии фотонов превышала  значение пороговой энергии образования  частиц. Когда возраст Вселенной  достиг одной сотой доли секунды,  ее температура упала примерно  до 10 11 К, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны, некоторые из этих частиц избежали аннигиляции – иначе в современной нам Вселенной не было бы вещества. Через 1 секунду после Большого взрыва температура понизилась до 10 10 К, и нейтрино перестали взаимодействовать с веществом. Вселенная стала практически «прозрачной» для нейтрино. Электроны и позитроны еще продолжали аннигилировать и возникать снова, но примерно через 10 секунд уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение катастрофического процесса взаимной аннигиляции. По окончанию этого процесса, однако, осталось определенное количество электронов, достаточное, чтобы, объединившись с протонами и нейтронами, дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной.

Существует два основных взгляда  на процесс формирования галактик. Первый состоит в том, что в  любой момент времени в расширяющейся  смеси вещества и излучения могли  существовать случайно распределенные области с плотностью выше средней. В результате сил тяготения эти  области сначала отделились в  виде очень протяженных сгустков вещества. В этих сгустках начался  процесс фрагментации, приведший  к образованию облаков меньших  размеров, которые позднее превратились в скопления и отдельные галактики, наблюдаемые сегодня. Далее в  этих меньших (по галактическим размерам) сгустках под действием сил тяготения  в случайных неоднородностях  плотности началось формирование звезд. Другая точка зрения дает другой сценарий: вначале из флуктуаций плотности  в расширяющемся первичном шаре сформировались многочисленные (малые) галактики, которые с течением времени  объединились в скопления, в сверхскопления и, возможно, в более крупные иерархические  структуры.