Концепции современного естествознания - Биология и естествознание курс лекций

Главная

Биология и естествознание
Концепции современного естествознания

Естественнонаучная и гуманитарная культуры и история естествознания. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Порядок и беспорядок в природе, хаос. Пространство и время, принципы относительности, симметрии, универсального эволюционизма.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Тема № 1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
1. Наука общезначима, то есть полученные знания пригодны для всех людей на Земле.
2. Язык науки - формулы и символы, которые понятны всем вне зависимости от национальности и языка.
3. В любом научном исследовании присутствуют элемент незавершенности - Никогда нельзя знать до конца. Нет абсолютной истины!
4. Наука внеморальна. Все, что исследуется морально и этически нейтрально. Учёный морален и отвечает за своё исследование.
5. Преемственность. Новые знания всегда соотносятся со старыми.
6. Наука достоверна: все научные выводы проходят неоднократную теоретическую и практическую проверку.
Динамика развития современной науки.
Развитие науки определяется внутренними и внешними факторами.
Внутренние - динамика развития самой науки внутри себя. (Отрицательный результат является результатом!) Скачкообразность развития науки (внутренний фактор).
Всегда имеется качественно отличие новой теории от старой (Может быть и полный отказ от теории [теплород]). Развитие происходит революционно!
Внешние - влияние государственной системы. Государство часто тормозит развитие науки.
Противоречивость современной науки.
Фрагментарность: изучение по частям, без влияния внешних факторов. Раньше способствовала развитию науки, теперь мешает. Анализ - прошлое, для современной науки характерен синтез, комплексность.
Примеры синтеза: биохимия, физхимия, экология.
Природе вредят незамкнутые циклы, например:
Крекинг нефти - бензин - ДВС - ВОЗДУХ!!!
Калифорнийский телескоп обошелся США в 18 миллиардов долларов.
В проект «Геном человека» ежегодно вкладывается 4-5 миллиардов долларов.
В развитых странах на науку затрачивается 3-4% ВВП. В РФ - 2,85% ВВП.
От развития науки зависит обороноспособность, производственный потенциал.
В XX-м веке объем научной информации удваивался каждые 10-15 лет, в XXI - 5-8 лет. Бурно сейчас развиваются биология, космонавтика.
В 1900-м году в мире было 100 тыс. учёных, а в конце XX в. было 5,5 миллионов - 1 из 800 землян.
Естествознание - это раздел науки, который изучает явления и законы природы.
Цель естествознания - описать, систематизировать и объяснить природные явления и процессы.
Основные: Механика, физика, химия, биология.
Смежные: физхимия, биохимия, биофизика.
Прикладные: Геохимия, география, палеонтология.
Концепции - это система взглядов на одну и ту же проблему с разных сторон. Современные концепции - это освещение наиболее перспективных направлений в естествознании.
Естественные науки - базисный фундамент экономики.
Самоорганизация основана на вероятностях.
Говорили, что все вещества состоят из мельчайших частичек - атомов (греч.) - «неделимый». Термин «атом» введен Демокритом.
Радиоволны и радарное излучение в том случае, когда происходит изменение спина атома или ядра. Инфракрасное - за счет колебаний атомов в молекуле. Видимое, ультрафиолетовое - за счет квантовых переходов внешних электронов атома из возбужденного состояния в основное. Рентгеновское - за счет перехода электронов с внешних оболочек на внутренние. Гамма-излучение - связано с ядерными процессами и никак не связана с электронами.
Теория Бора является промежуточным звеном между классической и квантовой механикой.
Первый постулат был объяснен на основе уравнений де Бройля.
2рrn - длина окружности боровской орбиты.
Вывод: боровские (стационарные) орбиты - это такие орбиты, на которых укладывается целое число волн де Бройля.
Критерии применимости законов микро-, макро- и мегамира.
1. Макромир: Законы классической механики. Главный критерий: v<>1, то энергетический уровень образует не дискретный спектр, а сплошной, то есть, это уже объект макромира.
Принцип соответствия Бора: Законы квантовой механики при больших значениях квантовых чисел переходят в законы классической механики.
Вывод из этого принципа: всякая новая теория является развитием предыдущих теорий и полностью её не отвергает, а лишь указывает границы её применимости.
l - орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число. Характеризует (показывает) форму электронного облака и изменяется от 0 до (n-1), то есть, зависит от главного квантового числа. l определяет значение момента количества движения электрона по орбите.
l характеризует число подуровней на заданном энергетическом уровне.
Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы.
Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,
l =1 - р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m),
m - магнитное квантовое число. Показывает ориентацию электронного облака в атоме при взаимодействии магнитного поля электрона с внешним магнитным полем и магнитными полями соседних электронов. m определяет число орбиталей на данном подуровне l (от -l до +l).
Три квантовых числа n, l и m определяют волновые свойства электрона (следует из решения уравнения Шредингера).
s - квантовое число, называемое спин.
Принцип Паули: В атоме не может быть электронов, у которых все квантовые числа равны. Это связано с тождественностью частиц. В атоме не может быть двух электронов в одинаковых энергетических состояниях.
Принцип дополнительности Бора (сформулирован в 1927-м году): Получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих частицу, неизбежно связано с потерей информации о других величинах, дополнительных к первой.
С точки зрения физика-экспериментатора это связано с влиянием макроприбора на микроскопический объект. С точки зрения квантовой механики определить одновременно основные свойства частицы и дополнительные к ним невозможно точно ни на каком приборе, так как частицы обладают корпускулярно-волновым дуализмом.
Принцип неопределенности Гейзенберга: увеличение точности определения положения частицы вызывает увеличение ошибки определения ее момента (энергии), если эти определения проводятся одновременно.
Принцип причинности (Связан с Лапласовским детерминизмом): Если мы знаем исходное условие (причину), то всегда можем определить следствие.
Квантовая механика основывается на теории вероятностей.
Ш0|Ш|2 - Квадрат функции показывает наибольшую вероятность местоположения данной частицы.
1. Механическое движение системы описывается классической механикой Ньютона.
2. Внутреннее строение системы и её свойства описывает МКТ.
3. Процессы превращения энергии в системе описываются классической термодинамикой.
Основные положения молекулярно-кинетической концепции.
1. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении. Интенсивность движения зависит от температуры, поэтому температура - хаотичности системы.
2. Между частицами существуют силы взаимодействия - притяжения и отталкивания. Природа этих сил - электромагнетизм.
3. В отличие от механического движения, нагревание и охлаждение систем может привести к изменению их физических свойств (фазовые переходы - жидкость, газ, твердое тело и т.п.). Фаза - это часть системы, имеющая границу и сохраняющаяся внутри основного физического свойства системы (Давлении, температуре, объеме).
Все эти положения экспериментально доказаны. Подтверждаются явлениями диффузии, броуновского движения и т.д. Количественное подтверждение этой концепции - газовые законы для идеальных газов.
1. Расстояние между молекулами во много раз превышает размеры самих молекул, причем, размеры молекул применяются за материальную точку.
2. Между молекулами нет сил межмолекулярного взаимодействия.
Идеального газа не существует, но можно приблизиться к идеальному газу - при низком давлении и высокой температуре молекулы движутся, практически не задевая друг друга. Вещество звезд, находящихся на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела, на определенной глубине находится в состоянии, очень близком к идеальному газу, несмотря на высокую плотность (не стоит забывать об отсутствии «прикрепленных» к ядрам электронов). (Прим. авт. консп.)
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа:
Этот закон записан для одного моля газа.
- для n-ного количества молей. Если газ одноатомный.
Данный атом имеет три степени свободы (3 координаты, так как вращение вокруг собственной оси не учитывается. i=3
Если газ двухатомный, то i=5 (поступательное).
Если газ многоатомный, но молекула линейная, то степеней свободы будет 5, если многоатомный, но нелинейный, то 6. Все степени свободны являются равноправными и вносят одинаковый вклад в среднюю кинетическую энергию.
Основные газовые законы для идеальных газов.
В XVII веке был сформулирован закон Бойля-Мариотта, выражающий зависимость давления(P) от объема (V) при постоянной температуре (Т). (Изотермический).
XVIII век, Шарль, закон для изохорного процесса, V=const.
XIX век, Гей-Люссак, изобарный процесс, P=const.
На практике же чаще всего все три параметра меняются одновременно.
Менделеев показал, что константой в данном случае будет универсальная газовая постоянная R=8,31
Обобщение из этого для одного моля газа приводит к уравнению:
- закон, известный как уравнение Менделеева-Клапейрона.
Физический смысл универсальной газовой постоянной: R равна работе, которую совершает один моль газа при нагревании на 1 К при постоянном давлении.
Для реального газа действует уравнение Вандер-Ваальса (XIX век).
- учитывает силы взаимодействия между молекулами реальных газов, что приводит к усилению давления - к внешнему давлению газа присоединяется внутреннее давление между молекулами.
b - учитывает собственный объём молекул.
a и b можно определить только экспериментально.
Межмолекулярное взаимодействие электрически нейтральных молекул любого агрегатного состояния.
Точно так же выглядит график зависимости потенциальной энергии взаимодействия от расстояния между молекулами.
При приближении молекулы действуют две силы - притяжения и отталкивания.
Если Eкин движ>>Епотенц взаимод, то это газообразное состояние вещества.
Если Eкин движ<<Епотенц взаимод, то это твердое состояние вещества.
Если Eкин движ?Епотенц взаимод, то это жидкое состояние вещества.
Существуют четыре агрегатных состояния вещества. При переходы из одного состояния в другое могут наблюдаться фазовые переходы двух видов.
· Фазовые переходы первого (I) рода - когда в узком интервале температур скачком изменяется давление, плотность или объем.
· Фазовый переход второго (II) рода - это изменение порядка расположения атомов и молекул в кристаллических решетках. При таком переходе резко изменяется плотность. Например, превращение белого олова в серое при -14°С, и кристаллическая решетка из тетраэдров становится кубами.
Четвертое состояние вещества - плазма. Плазма - это ионизированный квазинейтральный газ, занимающий настолько большой объем, что в нем не происходит сколько-нибудь заметного нарушения нейтральности
Атом делится на электроны и положительные ионы. В зависимости от степени Ионизации газа различают:
1. Слабо ионизированную (низкотемпературную) плазму, б составляет доли процента, температура 1000-2000°С.
2. Умеренно ионизированную, б состоавляет несколько процентов, температура 5000-7000°С.
3. Сильно ионизированную (высокотемпературную), б=100%, температура 10000°С и выше.
Ионосфера представляет собой слабо ионизированную плазму. От нее отражаются радиоволны. В космическом пространстве плазма - это наиболее распространенное состояние вещества (все звезды, в которых идут термоядерные реакции, а таких большинство). В лабораторных условиях плазма образуется в различных формах газовых разрядов.
Основное применение молекулярно-кинетической теории:
1. Для разработки криогенной и вакуумной техники.
3. Исследование сверхпроводимости металлов.
4. Исследование нейтронных полей в ускорителях и ядерных реакторах (термоядерный синтез).
Естественнонаучная и гуманитарная культура. Дифференциация, интеграция и математизация в современной науке. Культурный уровень организации материи. Квантовомеханическая концепция описания микромира. Пространство и время в общей теории относительности. курс лекций [47,9 K], добавлен 16.11.2009
Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Предмет и метод естествознания. Динамика естествознания и тенденции его развития. История естествознания. Структурные уровни организации материи. Макромир. Открытые системы и неклассическая термодинамика. книга [353,5 K], добавлен 21.03.2009
Цель и предмет курса "Концепции современного естествознания", основные термины и понятия. Специфические черты науки, виды культуры. История становления научных знаний. Естественнонаучная картина мира. Внутреннее строение Земли. Законы химии и биологии. шпаргалка [136,9 K], добавлен 12.02.2011
Научный метод познания. Принципы симметрии и законы сохранения. Специальная и общая теория относительности. Структурные уровни и системная организация материи. Порядок и беспорядок в природе. Панорама современного естествознания. Биосфера и человек. тест [32,4 K], добавлен 17.10.2010
Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Развитие научных исследовательских программ. Пространство, время и симметрия. Системные уровни организации материи. Порядок и беспорядок в природе. Панорама современного естествознания. курс лекций [47,6 K], добавлен 15.01.2011
Социальные функции естественных наук. Естественнонаучная, гуманитарная культуры. Роль естествознания в научно-техническом прогрессе, классификация его методов, их роль в познании. Формы естественнонаучного познания: факт, проблема, идея, гипотеза, теория. курс лекций [279,5 K], добавлен 15.11.2014
Понятия "эволюционизм" и "эволюция". Исторические этапы развития и принципы универсального эволюционизма. Сущность основных понятий синергетики: аттрактор, бифуркация, диссипативность, нелинейность, открытая система, порядок, синергия, флуктуации, хаос. презентация [195,9 K], добавлен 05.12.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Концепции современного естествознания курс лекций. Биология и естествознание.
Реферат: Использование следов рук в расследовании и раскрытии преступлений 2
Скачать Реферат Бесплатно Без Регистрации По Информатике
Дипломная Работа На Тему Совершенствование И Организация Производстваи Реализация Сахарной Свеклы На Примере Сха "Куликовский"
Контрольная работа: Положение современной семьи в Украине
Реферат На Тему Ван Гог
Реферат: Чтобы око видело
Сочинение по теме Поэзия Пушкина - "союз волшебных звуков, чувств и дум"
Реферат Кража Скачать Бесплатно
Сочинение Какие Эпизоды Романа Дубровский Вам Запомнились
Реферат На Тему Среда
Дипломная работа: Процессуальный статус адвоката-защитника в уголовном судопроизводстве
Курсовая работа по теме Теоретические, организационно-правовые основы формирования акционерных обществ
Курсовая Работа На Тему Издержки Производства И Себестоимость Сельскохозяйственной Продукции
Реферат: Margaret Atwood Essay Research Paper IN 1970
Центральные Банки Курсовая
Секрет Семейного Счастья Эссе
Приложения К Дипломной Работе Заказать
Дипломная работа: Профессионально-прикладная физическая подготовка студентов машиностроительных специальностей на основе базовых психофизиологических свойств индивида
Чем Страшна Власть Денег Сочинение
Курсовая Работа По Организационной Психологии
Электромагнитное излучение - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда презентация
Грибы - Биология и естествознание реферат
Возникновение и развитие жизни на Земле - Биология и естествознание реферат