Закон Сохранения Энергии В Природе Реферат Кратко
Закон Сохранения Энергии В Природе Реферат Кратко
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Закон сохранения энергии в природе. Загрязнение окружающей среды
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
1. Законы
сохранения массы и энергии в макроскопических процессах
Рассмотрим
систему, состоящую из N взаимодействующих друг с другом частиц, находящихся под
воздействием внешних как консервативных, так и неконсервативных сил. Силы
взаимодействия между частицами предполагаются консервативными. Определим
работу, совершаемую над частицами при перемещении системы из одного места в
другое, сопровождающимся изменением конфигурации системы.
Работа
внешних консервативных сил может быть представлена как убыль потенциальной
энергии системы во внешнем силовом поле:
Работа
внутренних сил равна убыли взаимной потенциальной энергии частиц:
где – потенциальная энергия
системы во внешнем поле сил.
Работу
неконсервативных сил обозначим .
Согласно
формуле (7) суммарная работа всех сил затрачивается на приращение кинетической
энергии системы E k , которая равна сумме кинетических энергий частиц:
Сгруппируем
члены этого соотношения следующим образом:
Сумма
кинетической и потенциальной энергий представляет собой полную механическую
энергию системы E:
Таким
образом, мы установили, что работа неконсервативных сил равна приращению полной
энергии системы:
Мы пришли к закону
сохранения механической энергии , который гласит, что полная механическая
энергия системы материальных точек, находящихся под действием только
консервативных сил, остается постоянной.
Если система
замкнута и силы взаимодействия между частицами консервативны, то полная энергия
содержит только два слагаемых: (- взаимная потенциальная
энергия частиц). В этом случае закон сохранения механической энергии
заключается в утверждении, что полная механическая энергия замкнутой системы
материальных точек, между которыми действуют только консервативные силы,
остается постоянной.
В основе
закона сохранения энергии лежит однородность времени, т.е. равнозначность всех
моментов времени, заключающаяся в том, что замена момента времени t 1 моментом времени t 2 без изменения значений
координат и скоростей тел не изменяет механических свойств системы. Поведение
системы, начиная с момента t 2 , будет таким же, каким оно было бы, начиная с
момента t 1 .
Закон
сохранения энергии имеет всеобщий характер. Он применим ко всем без исключения
процессам, происходящим в природе. Полное количество энергии в изолированной
системе тел и полей всегда остается постоянным; энергия лишь может переходить
из одной формы в другую. Этот факт является проявлением не уничтожаемости
материи и ее движения.
2.
Самоорганизация химических систем и энергетика химических процессов
Способность
к взаимодействию различных химических реагентов определяется не только их
атомарно-молекулярной структурой, но и условиями протекания химических реакций.
К
условиям протекания химических процессов относятся: термодинамические факторы
(температура, давление), наличие катализаторов и других добавок к реагентам,
влияние растворителей, стенок реакторов и др. Указанные условия могут оказывать
воздействие на характер и результат химических реакций при определенной
структуре молекул химических соединений. Наиболее активны в этом отношении
соединения переменного состава с ослабленными связями между их компонентами.
Взять, например, реакцию синтеза из азота и водорода. Вначале его не удавалось
получить ни с помощью большого давления, ни высокой температуры, и только
использование в качестве катализатора специально обработанного железа впервые
привело к успеху. В присутствии металлоорганического катализатора синтез
аммиака происходит при обычной температуре (18 °С) и нормальном
атмосферном давлении. Это открывает большие перспективы не только для
производства удобрений, но в будущем такого изменения генной структуры злаков
(ржи, пшеницы), когда они не будут нуждаться в азотных удобрениях.
Следует
отметить, что возникновение и эволюция жизни на Земле были бы невозможны без
существования ферментов , служащих по сути дела живыми
катализаторами. Однако, они функционируют только в рамках живой природы.
Попытки перенести опыт живой природы на неорганический мир наталкиваются на
серьезные ограничения.
Тот
факт, что катализ играл решающую роль в процессе перехода от химических систем
к биологическим, т.е. на предбиотической стадии эволюции, в настоящее время
подтверждается многими данными и аргументами. Наиболее убедительные результаты
связаны с опытами по самоорганизации химических систем, которые наблюдали наши
ученые Борис Павлович Белоусов и Алексей Михайлович Жаботинский. Их трудами
была открыта колебательная химическая реакция. Б.П. Белоусов сделал
простой эксперимент. Он приготовил раствор, состоящий из лимонной кислоты (2,0
г.), серной кислоты (1:3) и 20 мл воды. Раствор периодически менял окраску:
становился то желтым, то бесцветным. Впервые был открыт «химический маятник».
Хотя на несколько лет это открытие было предано забвению, однако в 1970 г.
А.М. Жаботинский повторил этот опыт и подтвердил открытие «химического
маятника». Такие реакции сопровождаются образованием специфических
пространственных и временных структур за счет поступления новых и удаления
использованных химических реагентов. Однако в отличие от самоорганизации
открытых физических систем в указанных химических реакциях важное значение
приобретают каталитические процессы. Роль этих процессов усиливается по мере
усложнения состава и структуры химических систем.
В
настоящее время открыто более 50 автоволновых химических и биологических
реакций, аналогичных реакции Белоусова – Жаботинского, часть из них – цветные
или флуоресцентные, что делает возможным непосредственное наблюдение
и использование как аналоговых вычислительных устройств. На этом основании
некоторые ученые связывают химическую эволюцию с самоорганизацией и
саморазвитием каталитических систем. Однако, следует иметь ввиду, что переход к
простейшим формам жизни возможен только при особом дифференциальном отборе
таких химических элементов и их соединений, которые являются основным
строительным материалом для образования биологических систем. В связи с этим
достаточно отметить, что из более чем ста химических элементов лишь шесть (С, О 2 ,
Н 2 , S, СО, N), названных органогенами , служат основой
для построения живых систем.
Выдающимся
достижением химии является открытие цепных реакций еще до того, как в физике
был обнаружен радиоактивный распад.
Суть
цепной реакции Н.Н. Семенов описывает так: «Энергии кванта достаточно для
того, чтобы двухатомная молекула хлора распалась на отдельные атомы. Каждый из
них активнее первоначальной молекулы и поэтому легко вступает в реакцию с
молекулой водорода. Она также двухатомна (рис.).
Один
из атомов вместе с атомом хлора дает молекулу продукта-хлористого водорода, а
другой атом водорода остается свободным. Теперь он легко вступает в реакцию с
ближайшей молекулой хлора, образуя вторую молекулу хлористого водорода и
отдельный атом хлора. Это повторяется много-много раз, возникает как бы длинная
цепь реакций. Теория разветвленных цепных реакций дала начало новому
направлению исследований – химической физике, дисциплине, промежуточной между
физикой и химией.
4. Загрязнение
окружающей среды. Атмосфера, вода, почва, пища
Наиболее
масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными
ей веществами химической природы. Среди них – газообразные и аэрозольные
загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление
углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать
нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на
планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана
нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное
загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо и
водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение
химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая
к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно
приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,
происходящие в биосфере.
Аэрозольное
загрязнение атмосферы. Аэрозоли – это твердые или жидкие частицы, находящиеся
во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев
особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В
атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или
дымки.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений
воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности,
обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые
заводы. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные
отвалы – искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно
вскрышных пород. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные
работы.
Химическое
загрязнение природных вод
Обычно
выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения, как неорганической
(минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической
природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества,
пестициды).
Неорганическое
загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских
вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей
водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди,
фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой
деятельности.
Органическое
загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое
значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные
элементы, но и органические остатки.
Почвенный
покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная
оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Одним из
видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как
загрязняющий фактор. Открытие пестицидов – химических средств защиты растений и
животных от различных вредителей и болезней – одно из важнейших достижений
современной науки.
Кислые
атмосферные выпады на сушу. Одна из острейших глобальных проблем современности
и обозримого будущего – это проблема возрастающей кислотности атмосферных
осадков и почвенного покрова.
Охрана
природы – задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы
слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас
считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы
ещё успеем справится со всеми выявившимися затруднениями.
Однако
воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в
корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная
и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в
том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные
знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработаем новые
методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.
Закон сохранения энергии в природе . Загрязнение окружающей...
Закон сохранения энергии — фундаментальный закон природы
реферат - Закон сохранения энергии .
Закон сохранения энергии — Википедия
Физика для чайников. Урок 11. Энергия . Закон сохранения энергии
Реферат На Тему Молодежный Сленг
Стили Языка Реферат
Реферат На Тему Строение Пародонта
Контрольная Работа По Технологии 5 Класс
Как Оформить Титульный Лист Для Курсовой Работы