• Закон збереження енергії стверджує, що кількість енергії за будь-яких її перетвореннях залишається незмінною. Але він нічого не говорить про те, які енергетичні перетворення можливі. Тим часом багато процесів, цілком допустимих з погляду закону збереження енергії, ніколи не протікають насправді.

Нагріті тіла самі собою остигають, передаючи свою енергію холоднішим оточуючим тілам. Зворотний процес передачі теплоти від холодного тіла до гарячого не суперечить закону збереження енергії, але насправді не відбувається.

Інший приклад. Коливання маятника, виведеного з положення рівноваги, згасають (рис. 5.11; 1, 2, 3, 4 – послідовні положення маятника при максимальних відхиленнях від положення рівноваги). За рахунок роботи сил тертя механічна енергія зменшується, а температура маятника та навколишнього повітря злегка підвищується. Енергетично допустимий і зворотний процес, коли амплітуда коливань маятника збільшується за рахунок охолодження самого маятника та навколишнього середовища. Але такого процесу ніколи не спостерігався. Механічна енергія спонтанно переходить у внутрішню, але не навпаки. При цьому впорядкований рух тіла як цілого перетворюється на невпорядкований тепловий рух молекул, що його складають.

Число подібних прикладів можна збільшити практично необмежено. Всі вони говорять про те, що процеси в природі мають певну спрямованість, не відображену в першому законі термодинаміки. Усі процеси у природі протікають лише у певному напрямі. У протилежному напрямку мимоволі вони протікати що неспроможні. Всі процеси в природі незворотні, і найтрагічніші з них - старіння та смерть організмів.

Уточнимо поняття незворотного процесу. Необоротним процесом може бути названий такий процес, зворотний якому може протікати тільки як одна з ланок складнішого процесу. Так, у прикладі з маятником можна знову збільшити амплітуду коливань маятника, підштовхнувши його рукою. Але це збільшення амплітуди виникає не само собою, а стає можливим в результаті складнішого процесу, що включає поштовх рукою. Можна в принципі перевести теплоту від холодного тіла до гарячого, але для цього потрібна холодильна установка, що споживає енергію, і т.д.

Математично незворотність механічних процесів виявляється у тому, що рівняння руху макроскопічних тіл змінюються із зміною знака часу. Вони, як то кажуть, не інваріантні при перетворенні t -> -t. Прискорення не змінює знак при t -> -t. Сили, що залежать від відстаней, також змінюють знака. Знак при заміні t на -t змінюється на швидкості. Саме тому під час роботи силами тертя, залежними від швидкості, кінетична енергія тіла незворотно перетворюється на внутрішню.

Хорошою ілюстрацією незворотності явищ у природі є перегляд фільму у напрямі. Наприклад, падіння кришталевої вази зі столу буде виглядати так. Вази, що лежать на підлозі, усуваються один до одного і, з'єднуючись, утворюють цілу вазу. Потім ваза підноситься нагору і ось уже спокійно стоїть на столі. Те, що ми бачимо на екрані, могло б відбуватися насправді, якби можна було звернути процеси. Безглуздість того, що відбувається відбувається з того, що ми звикли до певної спрямованості процесів і не допускаємо можливості їхньої зворотної течії. Адже такий процес, як відновлення вази з уламків, не суперечить ні закону збереження енергії, ні законам механіки, ні взагалі будь-яким законам, крім другого закону термодинаміки, який ми сформулюємо в наступному параграфі.

Процеси у природі незворотні. Найбільш типовими незворотними процесами є:

1. перехід теплоти від гарячого тіла до холодного;
2. перехід механічної енергії у внутрішню.

При дотику тіл процес теплопередачі відбувається мимовільно від гарячого тіла до холодного до тих пір, поки обидва тіла не будуть мати однакові температури. Наприклад, чашка із гарячим чаєм. Усі макроскопічні процеси у природі протікають лише у певному напрямі. У зворотному напрямку вони спонтанно протікати не можуть. Необоротний процес– це процес, що супроводжується тертям, т.к. при терті частина механічної енергії перетворюється на теплоту. Будь-який реальний процес – необоротний. (Старіння; стрибки з трампліну і т.д.).

Оборотний процес– це процес, при якому система, переходячи зі стану 2 у стан 1, проходить ті ж проміжні точки, що і при переході зі стану 1 у стан 2. Цей процес допускає можливість повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у навколишньому середовищі. (Куля у вакуумі падає на абсолютно пружну плиту; коливання маятника у вакуумі)

Поняття про другий початок термодинаміки.

Другий закон термодинаміки (формулювання Клаузіуса): теплообмін протікає в напрямку від гарячіших тіл до холодніших.

Математичний запис другого закону термодинаміки.

Теплові двигуни

Тепловими двигунаминазивають двигуни, які перетворюють внутрішню енергію палива на механічну роботу. Для того, щоб двигун виконував роботу, необхідна різниця тисків по обидва боки поршня двигуна. Різниця тисків досягається за рахунок підвищення температури робочого тіла (газу) на сотні або тисячі градусів у порівнянні з температурою навколишнього середовища. Таке підвищення температури відбувається за згоряння палива.

Принцип дії теплової машини.Будь-яка теплова машина повинна мати нагрівач, робоче тіло та охолоджувач (холодильник). Нагрівач повідомляє робочому тілу (газу) деяку кількість теплоти Q 1 що призводить до збільшення його внутрішньої енергії. Робоче тіло робить роботу з допомогою запасу внутрішньої енергії. Робочим тілом у всіх теплових машин є газ, який утворюється при згорянні палива в циліндрі двигуна та при розширенні здійснює роботу. У двигуні газ при розширенні не може віддати всю свою внутрішню енергію на виконання роботи. Частина теплоти Q 2 передається холодильнику (атмосфері) разом із відпрацьованим парою чи вихлопними газами двигунів. Ця частина внутрішньої енергії губиться.

Робоче тіло двигуна отримує при згорянні палива кількість теплоти Q 1 , здійснює роботу та передає холодильнику кількість теплоти Q 2

Коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплового двигунаназивають відношення роботи, що здійснюється двигуном, до кількості теплоти, отриманої від нагрівача:

ККД будь-якої машини<1

Цикл Карно.Закони термодинаміки дозволяють обчислити максимально можливий ККД теплового двигуна, що працює з нагрівачем, що має температуру Т 1 і холодильником з температурою Т 2 . Вперше це зробив французький фізик Саді Карно в 1824р. Він вигадав (теоретично) ідеальну теплову машину з ідеальним газом як робоче тіло. Карно отримав для ККД цієї машини формулу: , де Т1 - температура нагрівача; Т 2 – температура холодильника;

Головне значення цієї формули полягає в тому, що будь-яка реальна теплова машина, що працює з нагрівачем, що має температуру Т 1 і холодильником з температурою Т 2 , не може мати ККД, що перевищує ККД ідеальної теплової машини. Ця формула дає теоретичну межу для максимального значення ККД теплових двигунів. Справжнє значення ККД з-за різних енергетичних втрат приблизно дорівнює 40%. Максимальний ККД – близько 44% мають двигуни Дизеля.

Як виникають незворотні процеси? У світі щодня відбувається велика кількість подій. Вони бувають цілком звичайними та постійними, а можуть мати незворотні наслідки. Саме про такі події йтиметься у наведеній нижче статті.

Поняття та визначення

Необоротні процеси є постійними, часто регресуючими процесами. Вони можуть відбуватися в будь-яких сферах людського життя. Але, на думку вчених, найважливішими є такі процеси у природі. Таких прикладів, на жаль, багато. Але у цій статті ми виділимо найголовніші. Вони, як правило, є масштабними екологічними проблемами.

Вимирання тварин, знищення рослин

Досить розумне твердження у тому, що вимирання різних видів тварин - природний процес еволюції.

За даними Google, щорічно світ втрачає від 1 до 10 видів тварин та приблизно 1-2 види птахів. Причому зникнення має тенденцію до зростання. Тому що за тією ж статистикою, близько 600 видів офіційно перебувають під загрозою вимирання.

Таким чином, це абсолютно незворотні процеси, що відбуваються у світі тварин та рослин. Основними причинами є такі фактори:

• Забруднення, викиди та інші негативні впливи на екологію.
• Використання хімічних складів у сільському господарстві, що призводить до неможливості існування таких територіях деяких видів тварин, і навіть рослин.
• Постійне зменшення кількості їжі для тварин, пов'язане, наприклад, з вирубуванням лісів.

Виснаження Землі

Щодня кожна людина на планеті використовує енергію корисних копалин. Чи то нафта, газ, вугілля, чи інші необхідні джерела електроенергії. Ось вам і новий незворотний процес – виснаження «скарбниць» нашої планети. Основною причиною такого регресу вчені вважають постійне зростання населення.

Кількість людей збільшується, відповідно, збільшується і споживання, і навіть попит. Разом із збільшенням попиту критики додатково вказують і на те, що постійне спустошення басейнів з корисними копалинами призведе до неминучої зміни клімату. А це, як відомо, спричинить ще більші проблеми, ніж ми можемо собі уявити.

Як говорив Тур Хейєрдал:

Мертвий океан – мертва Земля.

Він був абсолютно правий у своєму твердженні, натякаючи на один із прикладів незворотних процесів - абсолютно безчесна поведінка людей по відношенню не тільки до океану, а й до природи загалом.

Ще в 20-му столітті стало відомо про те, що Світовий океан належить усім. Це, зокрема, і призвело його до того стану, в якому він зараз. Головна вона є і незворотним процесом - неписьменне використання його ресурсів, і навіть те, що Світовий океан немає тенденцію витримувати все навантаження атмосфери, у якому людство виробляє щоденні викиди. Але про це – у наступному розділі.

Необоротні процеси в природі часто охоплюють глобальні та серйозні сфери нашої життєдіяльності. Викид в атмосферу хімікатів є справжньою важливою проблемою. Наслідки таких викидів настільки небезпечні, що 1948 року штат Пенсільванію (США) охопив надзвичайну густину туману. У місті Донор проживало на той момент близько 14 000 осіб.

За даними історичних джерел, із цих 14 тисяч захворіло близько 6 тисяч людей. Туман був настільки густим, що дорогу розрізнити практично неможливо. До лікарів почали активно звертатися зі скаргами на нудоту, біль в очах, запаморочення. Через якийсь час померло 20 людей.

Також масово вмирали собаки, птахи, кішки – ті, хто не міг знайти собі укриття від задушливого туману. Неважко здогадатися – причиною такого явища стало не що інше, як викиди в атмосферу. Вчені стверджують, що ситуація склалася через неправильне розподілення температури повітря в тому районі внаслідок використання хімікатів.

Проблеми озонового шару

Багато століть люди навіть не підозрювали про існування такого явища, як озоновий шар (аж до 1873 - саме тоді вчений Шенбейн відкрив його). Однак це не заважало людству дуже згубно впливати на озоновий шар. Причинами його руйнування, на диво багатьох, стають досить прості, але вагомі причини:

На даний момент проблема руйнування озонового шару є актуальною. Люди замислюються над тим, як менше використовувати фреони, активно шукають їх замінників. Є також багато добровольців, які згодні допомагати вченим та йдуть у науку заради порятунку екології.

Людський «внесок» у природні ландшафти

Є дві категорії людей. Для одних важлива охорона довкілля, інші - їх протилежність. На жаль, руйнація переважає. Цілком понівеченим вважається те середовище, яке вже непридатне завдяки впливу людства до життя. І таких зараз велика кількість. Здебільшого зміни у природних ландшафтах - це вирубка лісів, у результаті вимирають тварини, зникають рослини, птахи тощо.

Оновити після цього зону, що постраждала, надзвичайно складно, і, як правило, цим практично ніхто не займається. Які процеси називаються незворотними, знають багато організацій, що займаються відновленням природи. Але чи вистачить їхніх сил для збереження всієї нашої екології?

Як запобігти неминучому?

Глобальні проблеми недаремно так називаються – вони не мають тенденції до повернення. Однак можна надати величезну допомогу світу, щоб ці процеси не продовжували згубно впливати на довкілля. Є багато способів допомогти природі. Вони вже давно відомі всім, але не говорити про них не можна.

• Політичний метод. Має на увазі створення законів для захисту навколишнього середовища, для його охорони. У багатьох країнах вже є безліч таких законів. Однак людству потрібні дієві, буквально, що змушують зупинитися і не знищувати власне місце існування.
• Організації. Так, сьогодні існують організації з охорони природи. Але було б також непогано зробити так, щоб кожна людина мала можливість взяти участь у їхніх діях.
• Екологічний метод. Найпростіше – насадження лісу. Дерева, кущі, саджанці і розведення різних рослин - найпростіше завдання, але вона може мати сильний вплив на природу.

Біоценоз Хольцера

Звичайна людина, не ботанік і вчений вищої категорії, а просто звичайний фермер створив біоценоз. Суть полягає в тому, щоб забезпечити існування риб, комах, тварин, рослин у певному місці, практично не беручи участі у їхньому розвитку. Таким чином, за м'ясом, фруктами та іншими продуктами до нього в чергу вишиковується вся Австрія. Він на прикладі довів, що якщо не заважатиме природі розвиватися - вона приноситиме лише користь. Так звана гармонія з природою - ось мета, якої необхідно прагнути кожному у цьому світі.

Висновки

Людство звикло діяти за принципом: бачу мету – не бачу перешкод. Навіть якщо це призведе до таких глобальних проблем (якщо вже не почало наводити), що зникне і саме людство. У спробах досягти своїх цілей та забезпечити власний комфорт, ми не помічаємо, як руйнується все довкола. Чи багато хто після прочитання цієї статті поставить питання, які процеси незворотні?

Якщо не подолати процес мислення сучасних людей, природі загрожує реальна небезпека вже за кілька років. Дуже шкода, що ми живемо у світі, де власна вигода переважає стан навколишнього світу.

- 40.00 Кб

Реферат з фізики

на тему: «Необоротність процесів у природі»

Роботу виконав

Ігор Рубцов

Вступ

Давно було помічено, що в ту саму річку двічі увійти не можна. Світ навколо нас змінюється, наше суспільство змінюється, і ми самі, члени суспільства лише старіємо. Зміни необоротні.

Необоротні процеси – фізичні процеси, які можуть спонтанно протікати лише одному напрямку - убік рівномірного розподілу речовини, теплоти тощо. буд.; характеризуються позитивним виробництвом ентропії. У замкнутих системах незворотні процеси призводять до зростання ентропії.

Класична термодинаміка, що вивчає рівноважні, оборотні процеси, встановлює нерівності, які вказують на можливий напрямок незворотних процесів.

Необоротні процеси вивчаються термодинамікою нерівноважних процесів та статистичною теорією нерівноважних процесів. Термодинаміка незворотних процесів дає можливість знаходити для різних незворотних процесів виробництво ентропії в системі залежно від параметрів нерівноважного стану, а також отримувати рівняння, що описують зміни у часі цих параметрів.

Необоротні процеси

До незворотних процесів відносяться: процеси дифузії, теплопровідності, термодифузії, в'язкої течії, розширення газу в порожнечу і т.п.

Дифузія (від лат. diffusio - поширення, розтікання, розсіювання), рух частинок середовища, що призводить до перенесення речовини і вирівнювання концентрацій або встановлення рівноважного розподілу концентрацій частинок даного сорту в середовищі. За відсутності макроскопічного руху середовища (напр., конвекції) дифузія молекул (атомів) визначається їх тепловим рухом (т.з. молекулярна дифузія). У неоднорідній системі (газ, рідина) при молекулярній дифузії без зовнішніх впливів дифузійний потік (потік маси) пропорційний градієнту його концентрації. Коефіцієнт пропорційності називається коефіцієнтом дифузії. У фізиці, крім дифузії молекул (атомів), розглядають дифузію електронів провідності, дірок, нейтронів та інших частинок.

Теплопровідність, перенесення енергії від більш нагрітих ділянок тіла до менш нагрітих внаслідок теплового руху та взаємодії складових його частинок. Приводить до вирівнювання температури тіла. Зазвичай кількість енергії, що переноситься, що визначається як щільність теплового потоку, пропорційно градієнту температури (закон Фур'є). Коефіцієнт пропорційності називають коефіцієнтом теплопровідності.

Термодифузія (термічна чи теплова дифузія), дифузія, обумовлена ​​наявністю серед (розчині, суміші) градієнта температури. При термодифузії концентрація компонентів в областях зниженої та підвищеної температури різна. Термодифузію в розчинах називають також ефектом Соре на ім'я швейцарського вченого Ш. Соре (Ch. Soret, 1879).

Нерівноважні процеси, фізичні процеси, у яких система проходить через нерівноважні стани. Нерівноважні процеси необоротні.

Термодинаміка нерівноважних процесів, розділ фізики, вивчає нерівноважні процеси (дифузію, в'язкість, термоелектричні явища та інших.) з урахуванням загальних законів термодинаміки. Для кількісного вивчення нерівноважних процесів, зокрема визначення їх швидкостей залежно від зовнішніх умов, складаються рівняння балансу маси, імпульсу, енергії, і навіть ентропії для елементарних обсягів системи, і ці рівняння досліджуються разом із рівняннями аналізованих процесів. Термодинаміка нерівноважних процесів – теоретична основа дослідження відкритих систем, у т. ч. живих істот.

Відкриті системи, системи, які можуть обмінюватися з довкіллям речовиною (а також енергією та імпульсом). До відкритих систем відносяться, напр., хімічна і біологічна системи (в т. ч. живі організми), в яких безперервно протікають хімічні реакції за рахунок речовин, що надходять ззовні, а продукти реакцій відводяться. Відкриті системи можуть у стаціонарних станах, далеких від рівноважних станів.

Нерівноважність систем

У абсолютно рівноважних системах ентропія досягає максимально можливої ​​величини при даній кількості елементів. Елементи при ЕО макс. діють необмежено "вільно", незалежно від впливу інших елементів. У системі відсутня якась упорядкованість.

Очевидно, абсолютного хаосу в системах немає. Усі реальні системи мають у структурі менш чи більше помітний порядок і відповідну ОНГ. Чим більше система має у структурі впорядкованість, тим більше вона віддаляється від рівноважного стану. З іншого боку нерівноважні системи прагнуть рухатися у бік термодинамічного рівноваги, тобто. збільшувати свою ОЕ. Якщо вони не одержують додаткову енергію або ОНГ, вони не можуть тривалий час зберігати свій нерівноважний стан. Але рівновага може бути динамічною, де процеси протікають в рівному обсязі в протилежні сторони. Зовні зберігається рівновага, тобто. стійкість системи. Якщо швидкість таких процесів мало змінюється, такі режими є стаціонарними, тобто. щодо стабільними у часі. Швидкість процесів може змінюватись у дуже широких межах. Якщо швидкість процесів дуже невелика, система може перебуває у стані локального квазиравновесия, тобто. здається рівноваги. Нерівноважність систем відіграє істотну роль у їхньому інфообміні. Чим більша нерівноважність, тим більша їх чутливість і здатність приймати інформацію і тим більші можливості саморозвитку системи.

Зростання ентропії у замкнутих системах

Ентропія спочатку було запроваджено пояснення закономірностей роботи теплової машини. У вузькому значенні ентропія характеризує рівноважний стан замкнутої системи з великої кількості частинок.

У звичайному розумінні рівновага у системі означає просто хаос. Для людини максимум ентропії – це руйнація. Будь-яке руйнування збільшує ентропію.

Ентропія замкнутої системи необоротна. Але у природі повністю замкнутих систем немає. А для відкритих нерівноважних систем точного визначення ентропії поки що не відомо. Виміряти ентропію не можна. Зі суворих фізичних законів вона не виводиться. Ентропія вводиться в термодинаміці для характеристики незворотності протікають у газах процесів.

Багато вчених не вважають феноменологічні закони термодинаміки законами природи, а розглядають їх як окремий випадок при роботі з газом за допомогою теплової машини. Тому не рекомендується розширене трактування ентропії у фізиці.

З іншого боку незворотність фізичних процесів, що протікають, і самого нашого життя – це факт. З цієї позиції цілком виправдано використання поняття ентропії у нефізичних дисциплінах для характеристики стану системи. Усі природні системи, включаючи людський організм та людські спільноти, не є замкнутими. Відкритість системи дозволяє локальним чином зменшувати ентропію з допомогою обміну енергією.Приклади незворотних процесів. Нагріті тіла поступово остигають, передаючи свою енергію холоднішим оточуючим тілам. Зворотний процес передачі теплоти від холодного тіла до гарячого не суперечить закону збереження енергії, якщо кількість теплоти, віддана холодним тілом, дорівнює кількості теплоти, отриманої гарячим, але такий мимовільно ніколи не відбувається.
Інший приклад. Коливання маятника, виведеного із положення рівноваги, згасають ( рис.13.9; 1, 2, 3, 4- Послідовні положення маятника при максимальних відхиленнях від положення рівноваги). За рахунок роботи сил тертя механічна енергія маятника зменшується, а температура маятника та навколишнього повітря (а отже, і їхня внутрішня енергія) злегка підвищується. Енергетично допустимий і зворотний процес, коли амплітуда коливань маятника збільшується за рахунок охолодження самого маятника та навколишнього середовища. Але такого процесу ніколи не спостерігається. Механічна енергія спонтанно переходить у внутрішню, але не навпаки. При цьому енергія впорядкованого руху тіла як цілого перетворюється на енергію невпорядкованого теплового руху молекул, що його складають.

Загальний висновок про незворотність процесів у природі. Перехід тепла від гарячого тіла до холодної та механічної енергії у внутрішню – це приклади найбільш типових незворотних процесів. Число подібних прикладів можна збільшувати практично необмежено. Всі вони говорять про те, що процеси в природі мають певну спрямованість, не відображену в першому законі термодинаміки. Усі макроскопічні процеси у природі протікають лише одному визначеному напрямі. У зворотному напрямку вони спонтанно протікати не можуть. Всі процеси в природі незворотні, і найтрагічніші з них - старіння та смерть організмів.
Точне формулювання поняття незворотного процесу. Для правильного розуміння істоти незворотності процесів необхідно зробити таке уточнення: незворотниминазиваються такі процеси, які можуть спонтанно протікати лише в одному певному напрямку; у зворотному напрямку вони можуть протікати лише за зовнішнього впливу. Так можна знову збільшити розмах коливань маятника, підштовхнувши його рукою. Але це збільшення виникає не саме собою, а стає можливим у результаті складнішого процесу, що включає рух руки.
Математично незворотність механічних процесів виявляється у тому, що рівняння руху макроскопічних тіл змінюються із зміною знака часу. Вони, як кажуть у таких випадках, не інваріантні під час перетворення t→-t. Прискорення не змінює знаку під час заміни t→-t. Сили, залежні від відстаней, також змінюють знака. Знак під час заміни tна -tзмінюється у швидкості. Саме тому під час роботи силами тертя, залежними від швидкості, кінетична енергія тіла незворотно перетворюється на внутрішню.
Кіно "навпаки".Яскравою ілюстрацією незворотності явищ у природі є перегляд фільму у напрямі. Наприклад, стрибок у воду буде виглядати так. Спокійна вода в басейні починає вирувати, з'являються ноги, що стрімко рухаються вгору, а потім і весь пірнальник. Поверхня води швидко заспокоюється. Поступово швидкість нирця зменшується, і ось уже він спокійно стоїть на вежі. Те, що ми бачимо на екрані, могло б відбуватися насправді, якби можна було звернути процеси.
Безглуздість того, що відбувається на екрані, виникає з того, що ми звикли до певної спрямованості процесів і не сумніваємося в неможливості їхньої зворотної течії. Адже такий процес, як піднесення пірнача на вежу з води, не суперечить ні закону збереження енергії, ні законам механіки, ні взагалі будь-яким законам, крім другого закону термодинаміки.
Другий закон термодинаміки.Другий закон термодинаміки вказує напрям можливих енергетичних перетворень, т. е. напрям процесів, і цим висловлює незворотність процесів у природі. Цей закон встановлено шляхом безпосереднього узагальнення досвідчених фактів.
Є кілька формулювань другого закону, які, незважаючи на зовнішню різницю, виражають, по суті, одне й те саме і тому рівноцінні.
Німецький вчений Р. Клаузіус (1822-1888) сформулював цей закон так: неможливо перевести тепло від холоднішої до гарячішої за відсутності інших одночасних змін в обох системах або в навколишніх тілах.
Тут констатується досвідчений факт певної спрямованості теплопередачі: тепло само собою переходить завжди від гарячих тіл до холодних. Щоправда, в холодильних установках здійснюється теплопередача від холодного тіла до теплішого, але ця передача пов'язана з іншими змінами в навколишніх тілах: охолодження досягається за рахунок роботи.
Важливість цього закону в тому, що з нього можна вивести висновок про незворотність як процесу теплопередачі, а й інших процесів у природі. Якби тепло в будь-яких випадках могло самовільно передаватися від холодних тіл до гарячих, це дозволило б зробити оборотними й інші процеси.
Усі процеси мимоволі протікають щодо одного певному напрямі. Вони незворотні. Тепло завжди переходить від гарячого тіла до холодного, а механічна енергія макроскопічних тіл – у внутрішню.
Напрям процесів у природі вказується другим законом термодинаміки.

Висновок

Підсумовуючи всього, що було сказано вище, відзначимо, що в міру того, як раціональна наука все глибше і глибше осягає складність організації існуючих у світі систем, вона все більшою мірою усвідомлює недостатність раніше визнаних редукціоністських концепцій. Пошуки джерел інформації визначальної структури та функції складних систем, призводять науку до необхідності створення телеологічних концепцій, тобто, зрештою, до визнання якогось організуючого початку, яке є не що інше, як прояв волі Творця.

Основним резервуаром вільної енергії у біологічних системах є електронно-збуджені стани складних молекулярних комплексів. Ці стани безперервно підтримуються за рахунок кругообігу електронів у біосфері, джерелом якого є сонячна енергія, а основною "робочою речовиною" - вода. Частина станів витрачається на забезпечення поточного енергоресурсу організму, частина може запасатися надалі, подібно до того, як це відбувається в лазерах після поглинання імпульсу накачування.

Список літератури

1. О.М. Матвєєв, "Молекулярна фізика"

2. Велика фізична енциклопедія

3. Канке В.А. «Основні філософські напрями та концепції науки. Підсумки ХХ століття».-М.: Логос,2000.

4. Лешкевич Т.Г. «Філософія науки: традиції та новації» М.: ПРІОР, 2001 «Філософія» під. ред. Кохановського В.П. Ростов-н/Д.: Фенікс, 2000

5. О. Наумов, газета "Монолог" 2000р, N4

6. Г. Хакен, "Інформація та самоорганізація".

Опис

Давно було помічено, що в ту саму річку двічі увійти не можна. Світ навколо нас змінюється, наше суспільство змінюється, і ми самі, члени суспільства лише старіємо. Зміни необоротні.
Необоротні процеси – фізичні процеси, які можуть спонтанно протікати лише одному напрямку - убік рівномірного розподілу речовини, теплоти тощо. буд.; характеризуються позитивним виробництвом ентропії. У замкнутих системах незворотні процеси призводять до зростання ентропії.

Науковий метод має певні «правила» побудови будь-якої науки. Кожна наука має предмет вивчення та справедлива лише у певних межах. Створення спрощеної моделі будь-якого явища – потреба. Без спрощень створення деякої моделі явища неможливо здійснити його кількісну оцінку. Будівлю внутрішньо несуперечливої ​​теорії можна звести лише на фундаменті чітко обумовлених постулатів, припущень. Сучасні прилади, більш досконалі, ніж ті, якими користувалися Галілей та Ньютон, дозволяють підвищити точність вимірів та розширюють межі досліджуваного. Але закон всесвітнього тяжіння, встановлений Ньютоном, як узагальнення відомих експериментальних фактів, не зазнав змін, як і закон падіння тіл, відкритий Галілеєм. Закони руху планет не змінилися, планети Нептун і Плутон були відкриті саме через справедливість теорії, в основі якої лежить закон всесвітнього тяжіння. Саме в цьому принципова їхня відмінність від, наприклад, діаграми Герцшпрунга-Рессела, що ілюструє «еволюцію» зірок. Не кажучи вже про те, що далеко не всі зірки «укладаються» в цю діаграму, вона базується на знанні маси зірок, яку неможливо виміряти прямими методами, і на експериментальних перетвореннях зірок одного типу в інші, що ніколи не спостерігалися. Тобто. є наукоподібною вигадкою, або більш м'яко кажучи неперевіреною і неперевіреною гіпотезою. Тим не менш, вона (діаграма) прикрашає форзаци підручників астрономії, вкладаючи в голови школярів ті самі еволюційні ідеї.
У чому тут річ? У бажанні переконати! До науки такі методи не стосуються!
Сучасна наука, що розвивається за своїми об'єктивними законами, досягла величезних результатів, про що свідчать досягнення техніки. Прикладна наука базується на фундаментальній, яка у свою чергу розширює свої можливості за рахунок створення та впровадження нових досконаліших приладів і навіть методів дослідження. Це є об'єктивна реальність. Але не можна не розуміти, що можливості науки в пізнанні світу обмежені, про що йшлося раніше. І будь-який вихід за кордон веде до помилки. На жаль, бажання переконати в деяких випадках виявляється сильнішим за наукову достовірність. Підручник з астрономії – яскравий приклад строкатої суміші з наукових фактів та «сміливих гіпотез».
Галілео Галілей
Галілео Галілей народився 15 лютого 1564 р. в Пізі в збіднілій дворянській родині, а помер 3 січня 1642 р. в Арчетрі. Похований він у Флоренції поряд з Мікеланджело Буанаротті та Данте Аліг'єрі. Вченим треба народитись, заняття наукою для великих людей це не професія, а спосіб життя. Тому слова Вінченцо Вівіані (1622 - 1703), учня Галілея про те, що Галілей відкрив закон сталості періоду хитання маятника, спостерігаючи розгойдування лампади в Пізанському соборі і вимірюючи час по биття власного пульсу, безумовно справедливі (хоча скептики вважають).
Батько майбутнього вченого був видатним теоретиком музики та математиком. Підлітком, у монастирській школі у Флоренції, Галілей вперше познайомився із працями грецьких та латинських авторів. У 1581 р. Галілей почав навчатися медицині у Пізанському університеті. Там він самостійно вивчає фізику Аристотеля, твори Евкліда та Архімеда. У 1589 р. він був призначений професором в Пизанський університет, і відразу ж виявляє незалежність свого мислення. У трактаті «Про рух», написаному латиною, він спростовує думку Аристотеля, що панувала в науці, про порожнечу і про теорію руху, що підтримується повітрям. Якщо середовищем, пише Галілей, у якій рухаються тіла, не повітря, а вода, то деякі тіла, наприклад дерево, стають легкими і змінюють напрямок свого руху. Отже, рухаються вони вгору чи вниз залежить від їхньої частки стосовно довкілля. Крім того, у присутності учнів Аристотеля (перипатетиків) Галілей довів з великою урочистістю в дослідах на Пізанській вежі, що швидкість тіл, що падають, не залежить від їх ваги. Ці досліди стали «класичними» і були повторені багатьма натуралістами: Д.Б. Бальяни, В. Раньєрі, і т. д. До пізанського періоду відносяться і винахід «біланчетти» - гідравлічних ваг для вимірювання щільності твердих тіл, та дослідження центрів тяжіння, яке принесло Галілею славу досвідченого геометра. Але, як це часто буває в житті, все це викликало недоброзичливе ставлення до вченого, тому він почав шукати собі зручніше місце.
У 1592 р. Галілей отримав місце професора математики Падуанському університеті, де він пробув 18 років; ці роки були найбільш спокійні та продуктивні у його бурхливому житті. Галілей читав лекції з геометрії, астрономії, механіки для теологів, філософів та медиків. У цей період було складено трактат «Про механічну науку і користь, яку можна отримати з механічних інструментів». Крім того, до цього періоду відноситься і досвід із термоскопом - прообразом термометра. До Галілея сама можливість вимірювання ступеня тепла і холоду здавалася неймовірною, оскільки холод і тепло представлялися різними властивостями, що перемішалися в матерії.
Поділ властивостей на первинні та вторинні - характерна риса наукової позиції Галілея, за що він і піддавався критиці, яка звинувачує його у філософському дуалізмі. Аналогічної позиції дотримувався і Демокріт, якого Галілей цитував у своїх роботах.
Наприкінці 1608 на початку 1609 р. у Венеції поширилися чутки про винахід підзорної труби. Галілей у цей час в області оптики мав слабку підготовку, проте він взявся за виготовлення цього інструменту. Талант вченого та спостережливість (відвідування скляних майстерень свого друга Маганьяті в Мурано) дозволили Галілею і в цій галузі досягти успіху, і про це він розповів у «Зоряному віснику». Безумовно, винахід Галілеєм телескопа (хоча початкове його збільшення становило 3 , а потім 32), колосально розширило можливості вивчення навколишнього світу. Галілей виявив у хмарах Чумацького шляху зграю зірок, які раніше здавалися маленькими плямами. Згодом він вивчив поверхні Місяця та Сонця (виявив сонячні плями, довів, що Сонце обертається навколо своєї осі), відкрив супутники у Юпітера та фази у Венери, пояснив «попелясте світло» Місяця, показав, що Місяць, Земля та всі планети світять відбитим світлом . Крім того, Галілей переконався у істинності геліоцентричної системи світу Коперника.
Гучна слава, яку приніс Галілею його "Зоряний вісник", дозволила йому зайняти місце першого математика Пізанського університету без зобов'язання жити там і читати лекції. Тому Галілей оселився в Арчетрі, поблизу Флоренції. Там він продовжив свої астрономічні спостереження та фізичні дослідження. Було показано різними способами, що повітря має вагу (це стверджував і Аристотель, але його коментатори вважали за потрібне виправити цю думку!). Галілей отримав співвідношення частки повітря до частки води 1:400. Сучасні йому критики знайшли експериментальне мистецтво вченого дуже незначним, а нам, враховуючи експериментальні можливості того часу, ця точність видається чудовою. Точніше значення було отримано через півстоліття Бойлем, який вже мав на той час пневматичний насос.
У 1632 р. у Флоренції вийшла знаменита праця Галілея «Діалог про дві найголовніші системи світу - птоломеєву і коперникову». Цей твір складається з чотирьох діалогів, кожен з яких вважається таким, що відбувався протягом одного дня. У діалозі беруть участь три людини, одна з яких представляє самого Галілея, інша (перипатетик) захищає філософію послідовників Аристотеля, третя - освічена людина зі здоровим глуздом, яка ніби є неупередженим суддею. «День перший» присвячений головним чином обговоренню вчення про незмінність та нетлінність небесного світу, зокрема сонячних плям, гористої поверхні Місяця. При цьому другий співрозмовник заперечує всі наукові досягнення та відкриття. «День другий» присвячений переважно обговоренню питання про рух Землі. Тут закладаються основи сучасної динаміки: принцип інерції та класичний принцип відносності. Принцип інерції доводиться за допомогою міркування, що нагадує доказ від протилежного в математиці. Принцип відносності Галілея (або перетворення Галілея) не втратив свого величезного значення і в наш час, зайнявши міцне та почесне місце у класичній фізиці. «Неквапливо і докладно описує великий вчений свій принцип: усамітніться з кимось із друзів у просторе приміщення під палубою корабля, запасіться мухами, метеликами та іншими комахами, що літають, нехай у вас буде посудина з плаваючими рибками; підвісьте нагорі цебро, з якого вода капатиме крапля за краплею в іншу посудину з вузьким шийкою, поставлений внизу. Поки корабель стоїть нерухомо, спостерігайте старанно! ...хоча у вас немає сумніву, що корабель стоїть нерухомо. Змусіть тепер корабель рухатися з будь-якою швидкістю (тільки без поштовхів і качки) так само риби плаватимуть байдуже в будь-яких напрямках, комахи літатимуть з однією і тією швидкістю в різні боки, краплі падати у вузький отвір, як і раніше! У всіх названих явищах ви не виявите жодної зміни! І причина узгодженості всіх цих явищ у тому, що рух корабля загально всім предметам, що знаходяться в ньому...». Краще не скажеш! Сучасна мова лаконічніша і «перекладена» на мову математики: принцип відносності означає інваріантність законів механіки щодо перетворень Галілея, але некваплива «музика» оригіналу захоплює і сьогодні.
"День третій" починається тривалою дискусією про нову зірку 1604 р. Потім розмова переходить на головну тему - про річний рух Землі. Спостереження руху планет, фаз Венери, супутників Юпітера, сонячних плям - всі ці аргументи дозволяють Галілею показати невідповідність вчення Аристотеля даним астрономічних спостережень та обґрунтувати можливість геліоцентричної системи світу і з геометричної та з динамічної точок зору.
«День четвертий» присвячений морським припливам і відпливам, які Галілей помилково пов'язує з рухом Землі, хоча на той час вже існувала гіпотеза про виникнення припливів та відпливів під дією Місяця та Сонця. Дія Місяця і Сонця у разі вчений вважав «окультним властивістю тяжіння небесних тіл» і розділяв його.
Опублікування «Діалогу» - джерела нещасть всього його подальшого життя - знаменна подія в історії всієї людської думки. Боротьба світоглядів - боротьба не так на життя, але в смерть!
Наступна велика праця «Бесіди та математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки, що стосуються механіки та місцевого руху», яку сам Галілей справедливо називав шедевром, було опубліковано в Лейдені в 1638 р. У ньому було наведено систематичний виклад усіх відкриттів Галілея в області . Робота так само написана у формі діалогу тих самих учасників. Але загальний тон роботи спокійніший, ніби вже немає супротивників - прихильників ідей Аристотеля, і переміг новий світогляд.
День перший починається з дискусії про швидкість світла. Фактично досвід, описаний у цій роботі, повторив Фізо через 250 років. Галілей на той час не зумів провести цей складний експеримент, але його заслуга у постановці цього експериментального та теоретичного завдання безперечна. Далі розглядаються проблеми руху, вивчаються коливання маятників, обговорюються акустичні явища: отримання звуку з допомогою коливань, частота яких визначає висоту тону звуку, хвильове поширення повітря, явище резонансу, акустичні інтервали. Таким чином Галілей заклав основи сучасної акустики.
«День другий» присвячений опору матеріалів за різних способів на них. І хоча ці міркування немає нині практичного застосування, їх наукова цінність, як прообразу науки про опір матеріалів безперечна. Наступний етап, що переходить у третій та четвертий дні, – динаміка. Урочисто звучить фраза - «про найдавніший предмет створюємо науку новітню». Коротко розглядається рівномірний рух, детально та цікаво розглядається прискорений рух. Розглядаються закони пропорційності швидкості падіння та часу падіння, і формулюється принцип (названий згодом принципом Торрічеллі) про рух центру тяжкості механічної системи. Крім того, виконані оригінальні роботи з руху тіл за похилою площиною та про рух «кинутих» тіл. Вперше показується, що в цьому випадку траєкторія руху - парабола, доводиться ціла низка теорем.
Хронологічний метод викладу, що застосовувався досі, дозволив показати глибину та широту наукових інтересів та фундаментальних відкриттів Галілея. Але, можливо, ще важливішим є новий спосіб мислення, який ввів Галілей при дослідженні природи.
Коли кажуть, що Галілей був засновником експериментального методу, це слід розуміти непросто як застосування експерименту для пізнання природи (у грубій формі досліди ставилися ще з часів античності), але як певної філософської концепції, що полягає у неупередженості оцінок і обов'язкової перевірки істинності результату. Тобто те, що ми зараз називаємо науковою достовірністю та науковою сумлінністю (від слова сумління).
Таким чином, завдання фізика - придумати експеримент, повторити його кілька разів, виключивши або зменшивши вплив збурюючих факторів, вловити в неточних (оскільки точність будь-якого досвіду залежить від його методики, і «абсолютно» точних результатів не може бути) експериментальних даних математичні закони, зв'язувальні величини, що характеризують явище, передбачити нові експерименти для підтвердження - в межах експериментальних можливостей - сформульованих законів, і знайшовши підтвердження, йти далі за допомогою дедуктивного методу і знайти нові наслідки з цих законів, що підлягають перевірці. (Деякі філософи, що чисто теоретично розробляли експериментальні методи, яким жоден фізик ніколи не дотримувався.)
Галілей ніде не дає абстрактного викладу свого експериментального методу. Весь цей підхід дано у конкретному додатку до вивчення приватних явищ природи. У всіх його дослідженнях можна виділити чотири моменти. Перший - це чуттєвий досвід, який привертає увагу до вивчення природи, але з встановлює її закони. Другий – аксіома чи робоча гіпотеза. У цьому вся центральний момент - момент творчого осмислення побаченого, подібний до інтуїції художника, не піддається теоретичному обгрунтуванню. Третій – математичний розвиток – знаходження логічних закономірностей та наслідків. Четвертий - досвідчена перевірка як найвищий критерій всього шляху розвитку.
Така особистість, як Галілей, що рухається настільки різноманітними спонуканнями, настільки вільна від вантажу традицій, не може бути втиснута в якусь жорстку схему. Питання філософських поглядах Галілея обговорювалося і обговорюється і зараз. Його називали і послідовником Платона, і Демокріта, і Канта, і позитивістом тощо. Сам він на обкладинці зібрання своїх творів хотів бачити слова «Звідси стане зрозумілим на незліченних прикладах, наскільки корисна математика у висновках, що стосуються того, що пропонує нам природа і наскільки неможлива справжня філософія без допомоги геометрії, відповідно до істини, проголошеної Платоном».

Список літератури
1. Маріо Льоцці. Історія фізики. Москва, Світ, 1970. -464 с.
2. М. Лауе. Історія фізики. Москва., Держ. вид-во техніко-теоретичної літератури,1956. -230 с.
3. А.І. Єрємєєва., Ф.А. Ціцин. Історія астрономії. Москва, Вид-во МГУ.1989. -349с.
і т.д.................