Что является атомом жизни физика доклад
Обновлено: 04.05.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Городского округа Балашиха
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 9
143905 Московская область, г. Балашиха, ул. Кудаковского, д.7
Индивидуальный проект
ФИО: Айдаров Николай Сергеевич
ФИО: Лопатина Наталия Борисовна
1.2) Строение электронной оболочки ………………. 5
2.4) Минусы ядерной энергии……………………………………………….10-12
3.1) Современное использование ядерной энергии…………………. 12-13
3.2) Мирное применение атомной энергии……. 15-17
4.2) Экологические проблемы ядерной энергии……………………. 17-18
Актуальность темы.
Насколько тема атомной энергии актуальна в наше время? Как часто в вашей жизни появлялась атомная энергия? Как часто вам приходилось к ней прибегать? Атомная энергия поныне пользуются огромным спросом практически в любой отрасли - начиная с АЭС и заканчивая строительством атомных бомб. Существует множество видов различного использования атомной энергии, сделанных по различным технологиям, и даже на сегодняшний день разрабатываются новые способы внедрения и использования атомной энергии в жизни человека.
Цель проекта.
Атомная энергия в жизни человека
Что такое атом?
Атом — это частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, которая является носителем его свойств. Иными словами, это мельчайшая частица того или иного вещества.
При этом электроны двигаются не по определенной орбите, а довольно хаотично. Совокупность электронов, которые двигаются вокруг ядра, называется электронной оболочкой . (Приложение 1)
Атомное ядро , — массивное и положительно заряженное, расположено в центральной части атома. Структура ядра довольно сложна, и изучается в ядерной физике. Основные частицы, из которых оно состоит — протоны и нейтроны . Они связаны ядерными силами ( сильное взаимодействие ).
Периодическая система химических элементов, подчиняется простой и понятной логике: номер атома — это число протонов в ядре этого атома .
Атом — это электронейтральная частица, следовательно, число протонов равно числу электронов.
Строение электронной оболочки
Согласно квантовой модели строение атома Нильса Бора, электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, удаленным от ядра на определенное расстояние и характеризующиеся определенной энергией. Другое название стационарны орбит — электронные слои или энергетические уровни. (Приложение 2)
Электронные формулы ионов
Атомы могут отдавать и принимать электроны. Отдавая или принимая электроны, они превращаются в ионы. (Приложение 3)
Ионы —это заряженные частицы. Избыточный заряд обозначается индексом в правом верхнем углу.
Если атом отдаёт электроны, то общий заряд образовавшейся частицы будет положительный (вспомним, что число протонов в атоме равно числу электронов, а при отдаче электронов число протонов будет больше числа электронов). Положительно заряженные ионы — это катионы.
Если атом принимает электроны, то приобретает отрицательный заряд. Отрицательно заряженные частицы — это анионы.
Использование АЭС
Ядерный реактор - это устройство, способное осуществлять управляемую ядерную реакцию. (Приложение 4)
Реактор, работающий на уране-235, называется реактором на медленных нейтронах. Уран-235 наиболее эффективно делится под действием медленных нейтронов. Поскольку при делении ядер образуются в основном быстрые нейтроны, их необходимо замедлять. Для этого в реакторе с таким ядерным топливом используется замедлитель нейтронов. Управление ядерной реакцией заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.
Основные части реактора на медленных нейтронах: - делящееся вещество (ядерное топливо в виде урановых стержней), - защитная оболочка, - активная зона, - отражатель, - замедлитель нейтронов (вода), - теплообменник.
В активной зоне реактора находятся урановые стержни, являющиеся ядерным топливом, регулирующие стержни, поглощающие нейтроны, вода, служащая замедлителем нейтронов и теплоносителем. Активная зона окружена слоем вещества, отражающего нейтроны (отражатель), и защитной оболочкой из бетона, задерживающей нейтроны и другие частицы.
Масса каждого уранового стержня значительно меньше критической, поэтому в одном стержне цепная реакция происходить не может (это делается специально из соображений безопасности). Цепная реакция начинается после погружения в активную зону всех урановых стержней, т. е. когда масса урана достигнет критического значения.
Для управления цепной реакцией служат регулирующие стержни, эффективно поглощающие нейтроны. При их полном погружении в активную зону цепная реакция идти не может. Для запуска реактора регулирующие стержни постепенно выводят из активной зоны до тех пор, пока не начнётся цепная реакция деления ядер урана. Активная зона реактора посредством труб соединяется с теплообменником, образуя так называемый первый замкнутый контур. Насосы обеспечивают циркуляцию воды в этом контуре. Вода, нагретая в активной зоне за счёт внутренней энергии атомных ядер, проходя через теплообменник, нагревает воду в змеевике второго контура, превращая её в пар. Таким образом, вода в активной зоне реактора служит не только замедлителем нейтронов, но и теплоносителем, отводящим тепло.
Во втором контуре пар, образовавшийся в змеевике, вращает турбину. Турбина приводит во вращение ротор генератора электрического тока. Отработанный пар поступает в конденсатор и превращается в воду. Затем весь цикл повторяется. Таким образом, непрерывно вырабатывается электрический ток.
При получении электрического тока на атомных электростанциях происходят следующие преобразования энергии:
- Внутренняя энергия атомных ядер урана при делении частично переходит в кинетическую энергию нейтронов и осколков.
- Нейтроны и осколки, разлетаясь с большой скоростью, попадают в воду. Их кинетическая энергия частично переходит во внутреннюю энергию воды.
-Вода нагревается и, проходя через теплообменник, передает свою энергию воде, находящейся в змеевике, превращая ее в пар.
-Здесь внутренняя энергия воды переходит во внутреннюю энергию пара, а затем в его кинетическую энергию.
- Далее кинетическая энергия пара переходит в кинетическую энергию ротора
турбины и ротора генератора.
-На выходе кинетическая энергия ротора генератора превращается в электрическую энергию.
Ядерный реактор ПИК
1 – машина перегрузочная;
2 – привод стержня;
5 – барабан перегрузочный;
6 – источник холодных нейтронов;
7 – защита разборная;
8 – поглощающий стержень;
9 – корпус с активной зоной;
Строительство комплекса на территории института в Гатчине началось в 1976 году и известно как один из старейших российских долгостроев.
К 1986 году были построены здания, закончена значительная часть монтажных работ, началась наладка отдельных систем, реакторный комплекс был готов больше, чем наполовину. Однако после аварии на Чернобыльской АЭС были ужесточены нормативы в части безопасности ядерных реакторов, и работы по строительству были остановлены. В 1988 году сооружение реактора было возобновлено, но с распадом СССР в 1991 году снова было остановлено в связи с резким сокращением государственного финансирования науки и перехода от административно-командной к рыночной экономике. Возобновление работ по строительству реактора произошло в 2001 году. Несколько лет ушло на восстановление последствий долгой консервации. Бюджетные ассигнования на завершение реконструкции комплекса после 2007 года должны были составить 6,032 млрд рублей.
Полный запуск реактора был осуществлён 8 февраля 2021 года.
Плюсы ядерной энергии
1. Относительная дешевизна добычи энергии.
2. Существенная экономичность потребления энергоносителей (уголь, газ, нефть).
3. Возможность экономии пространства (АЭС занимают немного места).
4. Отсутствие вредных выбросов.
5. Небольшой объём используемого топлива, возможность после его переработки использовать многократно.
6. Высокая мощность: 1000-1600 МВт на энергоблок.
Сегодня популярность набирают ториевые реакторы. Атомная энергетика на основе тория более безопасна, к тому же запасов тория в земной коре куда больше, чем урана.
Минусы ядерной энергии
Радиоактивные отходы уже давно являются дискуссионной темой. Побочный продукт ядерного деления пока не причинил нам вреда, но будущее предсказать невозможно. Поскольку количество отходов от 449 ядерных реакторов, работающих в настоящее время, довольно велико, это проливает свет на вероятный риск в будущем. Если эти отходы не будут должным образом запечатаны, они могут загрязнить окружающую среду и создать дополнительную опасность для здоровья. Сегодня морское дно стало местом захоронения ядерных подводных лодок и контейнеров с ядерными отходами. Таким образом, обработка радиоактивных отходов является серьезной проблемой.
2.Вероятность несчастных случаев
Даже если все правила безопасности соблюдены, это не даёт никакой гарантии. Всегда есть большая вероятность несчастного случая. Предметом озабоченности являются масштабы разрушений. Поскольку ядерная энергия чрезвычайно мощна, даже небольшая ситуация может привести к невыносимым последствиям. Это одинаково вредно для человечества и природы. Так что вероятность жертв возрастает с увеличением количества атомных станций. Чернобыль-это инцидент, который до сих пор остается в мыслях каждого человека.
3.Создание атомной станции
Даже если есть много преимуществ использования ядерной энергии, есть некоторые недостатки, которые нельзя обойти стороной. Одним из них является время и деньги, необходимые для создания завода. Это не только требует времени, но и требует больших инвестиций. Кроме того, не так просто получить все разрешение и авторизацию в течение короткого периода времени. На проектирование и строительство новой атомной электростанции уходит от двадцати до тридцати лет.
4.Социальная потребность в безопасности
Безопасность является большой проблемой, когда мы принимаем во внимание ядерную энергию. Поскольку он чрезвычайно мощен, существует вероятность потенциального теракта и даже минимальной небрежности, которые могут привести к хаосу. Таким образом, необходимо проявлять максимальную заботу о станциях. Атомные электростанции в случае их повреждения обладают угрозой нанесения вреда всей цивилизации.
Производство ядерной энергии не приводит к выбросу большого количества парниковых газов. Поэтому он рассматривается как более безопасная альтернатива. Но в то же самое время существуют радиоактивные отходы, которые могут быть использованы для производства ядерного оружия. Плутоний играет важную роль в создании ядерных бомб. Даже если ядерная энергия полезна, она также вызывает серьезную озабоченность в отношении национальной безопасности.
Современное использование ядерной энергии
Будущее энергетики — термояд
Энергия, заключенная в атомном ядре, выделяется не только в процессе деления тяжелых ядер вроде урана и плутония. Ее дает и слияние легких ядер водорода, которых на Земле гораздо больше, чем урана. Эта реакция называется термоядерной. Современная атомная энергетика использует только делящиеся ядра, получая их из урановой руды. Второй путь — использование энергии термоядерного синтеза — пока еще не освоен.
Крупнейший экспериментальный термоядерный реактор ITER строится рядом с исследовательским центром Кадараш на юге Франции. Его цель — продемонстрировать возможность использования термоядерной реакции для выработки электроэнергии. Россия — один из главных участников проекта ITER. Но в России строятся и собственные термоядерные установки.
Замкнутый ядерный топливный цикл
Одна из главных проблем мирного атома — это проблема радиоактивных отходов. Вынимая из земли слаборадиоактивную урановую руду, мы выделяем из нее уран, обогащаем его и используем в ядерных реакторах, на выходе получая опасную субстанцию. Некоторые из составляющих ее изотопов будут радиоактивны еще много тысяч лет. Ни одно сооружение не может гарантировать безопасность хранения отработавшего топлива на такой долгий срок. Но отработавшее ядерное топливо можно перерабатывать: дожигать самые долгоживущие нуклиды и выделять те, что можно использовать в топливном цикле снова.
Для того чтобы делать это, нужны реакторы двух типов: на тепловых нейтронах и на быстрых. На тепловых, или медленных, нейтронах работает большинство современных ядерных реакторов; теплоносителем в них является вода, она же и замедляет нейтроны (в реакторах некоторых типов замедлителями работают и другие вещества — например, графит в РБМК). Вода омывает топливные стержни; нейтроны, замедленные водой, взаимодействуют преимущественно с одним изотопом урана — редким в природе ураном-235 — и заставляют его делиться, выделяя тепло: оно-то и нужно для выработки электроэнергии. После того как тепловыделяющие сборки полностью отработают положенный срок в активной зоне реактора, отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), накопившее в себе осколки деления, выгружается из реактора и заменяется свежим.
В реакторах на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя используются вещества, которые гораздо меньше замедляют нейтроны — жидкий натрий, свинец, сплавы свинец-висмут и некоторые другие. Быстрые нейтроны взаимодействуют не только с ураном-235, но и с ураном-238, которого в природном уране гораздо больше, чем урана-235. Захватывая нейтрон, ядро урана-238 превращается в делящийся изотоп плутония, который подходит в качестве топлива и для тепловых, и для быстрых реакторов. Поэтому быстрые реакторы дают и тепло, и новое топливо. Кроме того, в них можно дожигать особо долгоживущие изотопы, которые вносят наибольший вклад в радиоактивность ОЯТ. После дожигания они превращаются в менее опасные, более короткоживущие изотопы.
Чтобы полностью избавиться от долгоживущих радиоактивных отходов, нужно иметь и быстрые, и тепловые реакторы в одном энергетическом комплексе. Кроме того, нужно уметь перерабатывать топливо, извлекая из него ценные компоненты и используя их для производства нового топлива. Сегодня Россия — единственная страна, в которой работают сразу два промышленных реактора на быстрых нейтронах — это реакторы БН-600 и БН-800 на Белоярской АЭС.
Мирное применение атомной энергии
Мирным применением атомной энергии является производство электричества.
Растёт тенденция к строительству новых атомных электростанций. Более 16 % энергии в мире вырабатывается за счет преобразования атомной энергии.
Одной из прикладных сфер для научных технологий является медицина. Сегодня при диагностике и даже лечении многих заболеваний используется радиоактивное излучение. Радиотерапия (лечение с помощью радиации) показала себя весьма эффективным средством борьбы с раковыми заболеваниями. Для этого изготовлена аппаратура, позволяющая диагностировать рак мозга, прямой и двенадцатиперстной кишки, рак легких.
Радиация используется также при диагнозе заболеваний щитовидной железы, разных инфекций, воспалений суставных сумок, анемии и многих других болезней. Диагностика производится с помощью современной аппаратуры, использующей слабое радиоактивное облучение. В настоящее время для обнаружения многих расстройств, в том числе опухолей, применяется новейшая аппаратура, в том числе компьютерная томография. Другим известным методом диагноза внутренних травм или опухолей в организме является
магнитно-резонансное изображение. При этом в кровь пациенту впрыскивается радиоактивное вещество, по которому и отслеживается магнитно-резонансное изображение. Многие весьма изящные операции проводятся с помощью лазерной и радиоактивной технологии, как правило без кровотечения и обезболивания. Интересно, что те же самые расщепляющиеся вещества, которые при взрыве атомной бомбы способны погубить сотни тысяч жизней, в медицинском применении спасают человека, имея при этом гораздо меньше побочных эффектов, чем обычное лечение.
Сфера мирного применения ядерных технологий, помимо человека, охватывает и животных. При помощи радиоактивных веществ осуществляется диагноз и лечение многих болезней скота. Таким образом ядерная наука приходит на помощь животноводству и производству мясо-молочной продукции. Ядерные технологии здесь применяются для обеззараживания и оздоровления животноводческой продукции. С недавних пор ядерные технологии нашли применении в генетической модификации и выращивании животных, представляющих наибольшую ценность для человека. Ядерные технологии с каждым днем играют все большую роль в пищевой индустрии. С помощью радиоактивного облучения уничтожаются насекомые и паразиты, загрязняющие пищевые продукты. Специалисты также с помощью радиоизотопов убивают микроорганизмы (бактерии и вирусы), поражающие растения и животных. В числе прочего вклада ядерной промышленности в пищевую индустрию можно выделить увеличение продуктивности и качества растению за счет стимулирования генетических мутаций. Ядерная энергия также нашла применение при обнаружении подземных и поверхностных вод, разломов и нарушений целостности конструкции плотин или дамб. Другая область мирного применения ядерной энергии – это опреснение вод.
Ядерные технологии также помогают обнаруживать противопехотные мины, которыми усеяны зоны вооруженных конфликтов и которые уносят жизни миллионов ни в чем не повинных людей.
Животноводство (обеззараживание и оздоровление животноводческой продукции);
Пищевая индустрия (генетическая модификация, уничтожение вирусов, бактерий).
Таким образом, ядерные технологии представляют собой весьма ценную науку, которой ученые нашли и продолжают находить невоенные применения.
Научные задачи
Около половины каналов-нейтроноводов ученые отдадут экспериментам из области ядерной физики и физики частиц.
Во-первых, исследователи измерят электрический заряд и дипольный момент нейтрона. Во-вторых, ученые в подробностях исследуют β-распад нейтрона — уточнят его период, измерят корреляционные константы процесса и проверят закон сохранения T-четности . Возможно, эти эксперименты объяснят загадку времени жизни нейтрона и укажут на физику за пределами Стандартной модели.
Экологические проблемы ядерной энергии
В мире отказываются от урана и плутония в пользу тория. Ториевые ядерные реакторы безопасные, и в них не может случиться взрыва: ядерный распад очень легко контролировать. Единственной причиной, из-за которой к развитию ядерной энергетики можно относиться с опаской, это наращивание ядерного вооружения.
Однако можно с уверенностью сказать: за ядерной энергией будущее. Нефть, газ и уголь рано или поздно закончатся, а солнечные и ветровые установки можно использовать далеко не во всём мире. К тому же их строительство и обслуживание очень дорогое. Ни один альтернативный источник энергии не в состоянии обеспечить надежный, предсказуемый и масштабируемый поток энергии. Здесь вопрос вовсе не в цене, не во вреде для окружающей среде, а только в том, что без существования надежного, не зависящего от внешних условий компонента, ни одна крупная энергосистема существовать просто не сможет. Возможно, с развитием технологии АЭС можно будет заменить, но, в любом случае, на данный момент никакой альтернативы АЭС нет.
Строго говоря, человеческое тело умирает каждые десять лет. Каждая клетка тела после рождения многократно восстанавливается, исчезает и заменяется новой в строгой последовательности, в зависимости от того, какого типа клеткой она является (мышечной, соединительных тканей, органов, нервной, и.т.д.).
Но, хотя клетки, изначально составляющие наше лицо, кости или кровь, приходят в негодность за несколько часов, дней или лет, наше вечно обновляющееся тело сохраняет присутствие сознания.
И так, где же проживает наше сознание? Является ли оно независимым от круговорота жизни и смерти, которому подвержено наше физическое тело? Что такое жизнь? И что означает смерть?
Ответы на такого рода вопросы чаще всего можно найти на грани между наукой и философией. Способность определить начало и конец жизни, ее местонахождение, является вопросом неоспоримой важности для научных кругов, целью которых является раскрыть тайны существования живых организмов в будущих исследованиях космического пространства.
Более глубокое понимание этих вопросов позволит более точно определять момент смерти, что поможет создать более прогрессивные методы для реанимации биологических организмов.
Бессмертный атом
Это накопление является устойчивым, но оно не так эффективно как генетическая информация, непосредственно передающаяся от поколения к поколению без утомительного вербального обучения.
Другими словами, копии наших тел существуют в наших детях посредством наших генов. Цвет волос, форма тела, плазменные протеины или особая конструкция законсервированы в пакет генетической информации, которая сохраняется на протяжении бесчисленных поколений.
Относится ли это к своего рода бессмертию? Вовсе нет. В сочетании с половыми клетками это предшествует оплодотворению, большой процент генов теряется в процессе формирования оплодотворённой яйцеклетки. Характерные черты сохраняются, но индивидуальность уходит со смертью.
По теории Бонгаэрта, расщепление атома означает превращение материи в энергию — то же самое, что происходит во время взрыва атомной бомбы. Это значит, что в то время, когда тело разлагается (на уровне клеток), атомные ядра не уничтожаются. В противном случае, можно было бы сказать, что при смерти любого тела существует потенциальная опасность ядерного взрыва.
Атомная активность со смертью не прекращается, тогда, что же происходит с этими атомами, когда человек умирает?
Если мы обратимся к древним восточным верованиям, то там говорится, что человек имеет множество тел, которые существуют на различных уровнях. Следуя такой теории, мы можем увидеть, что в то время, когда тело разлагается, распадается только клеточный уровень (физического тела). Тем временем, относительно меньшие по размеру атомы внутри этих клеток, находящиеся в пространстве недоступном для такого разложения, сохраняют свой исходный состав.
Наличие этого доказывает, что даже после смерти тела, жизнь продолжается. Как высказался доктор Северийнен, остановка роста и обмен веществ, при смерти тела является только одной стороной монеты.
Ничтожная жизнь
По теории некоторых учёных, атомы запоминают каждую эмоцию, каждое ощущение, каждое даже самое ничтожное переживание. Хотя идея о несущих воспоминания атомах может звучать неправдоподобно, исследования интеллекта на микроскопических уровнях открыли дверь для новых дискуссий о происхождении и первоисточнике жизни.
Долгие годы наука считала, что у клеток отсутствует индивидуальность. Предполагалось, что они должны действовать в группе, как нити в материи. Тем не менее, последние открытия профессора Брайена Форда, биолога и президента Кембриджского исследовательского сообщества, говорят о другом.
Его работа раскрывает тот факт, что каждая отдельная клетка человека является целостным существом с интеллектом, которое сообщает и делится информацией. С такой точки зрения, каждая клетка является целостным организмом, в действительности способным принимать решения.
Подумайте, если такие способности клеток, ранее никогда не описанные учёными, дают им возможность, как это утверждают некоторые учёные, преобразоваться в превосходные атомные структуры. Это может дать ключ к бессмертию человека и рассеять явные заблуждения относительно состояния смерти.
Рассмотренные в результате общие принципы неклассической физики, общая и специальная теории относительности с позиции современного представления о материи в пространстве и времени, современные представления об элементарных частицах и сруктура микромира с филосовской точки зрения, приводят в выводу о подчинении жизни физичеким законам с одной стороны, а с другой указывают на то, что все физические закономерности основываются на статистике.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| referat_po_fizike_zhepetov_a_2_9_1.docx | 24.6 КБ |
Предварительный просмотр:
Министерство образования и науки
государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Выполнил: Жепетов Александр
обучающийся I курса гр. 127/126
Общие принципы неклассической физики
Современные представления о материи в пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности.
Современные представления об элементарных частицах. Структура микромира
Список используемых источников
Цель исследования заключается в определении представления жизни с точки зрения физических законов
- изучить литературу по данной теме
- разобраться с понятием жизни
- выяснить, каким явлениям и процессам подчиняется жизнь с точки зрения физики
1 Общие принципы неклассической физики
Современная физическая картина мира представляет собой систему фундаментальных знаний о закономерностях существования неорганической материи, об основаниях целостности и многообразия явлений природы. Современная физика исходит из ряда фундаментальных предпосылок:
- она признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности, в некоторых случаях наглядное подтверждение физических законов просто невозможен;
- современная физика утверждает существование трех качественно различающихся структурных уровней материи: мега мира - мира космических объектов и систем; макромира - мира макроскопических тел, привычного мира нашего эмпирического опыта; микромира - мира микрообъектов, молекул, атомов, элементарных, частиц и т.п.
Классическая физика изучала способы взаимодействия и строение макроскопических тел, законы классической механики описывают процессы макромира. Современная же физика (квантовая) занимается изучением микромира, соответственно законы квантовой механики описывают поведение микрочастиц. Мега мир — предмет астрономии и космологии, которые опираются на гипотезы, идеи и принципы неклассической (релятивистской и квантовой) физики;
- в-третьих, неклассическая физика утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения, т.е. от познающего эти процессы человека (принцип дополнительности);
- в-четвертых, современная физика признает существование ограничений на описание состояния объекта (принцип неопределенности);
- в-пятых, релятивистская физика отказывается от моделей и принципов механистического детерминизма, сформулированного в классической философии и предполагавшего возможность описать состояние мира в любой момент времени, опираясь на знание начальных условий. Процессы в микромире описываются статистическими закономерностями, а предсказания в квантовой физике носят вероятностный характер.
При всех различиях современная физика, так же, как и классическая механика, изучает законы существования природы. Закон понимается как объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся и существенная связь между явлениями и событиями. Любой закон имеет ограниченную сферу действия.
Например, распространение законов механики, оправдывающих себя в пределах макромира, на уровень квантовых взаимодействий недопустимо. Процессы, происходящие в микромире, подчиняются другим законам. Проявление закона зависит также от конкретных условий, в которых он, этот мир, реализуется, изменение условий может усилить или, напротив, ослабить действие закона. Действие одного закона корректируется и видоизменяется другими законами.
Динамические закономерности характеризуют поведение изолированных, индивидуальных объектов и позволяют установить точно определенную связь между отдельными состояниями предмета. Иначе говоря, динамические закономерности повторяются в каждом конкретном случае и имеют однозначный характер. Например, динамическими законами являются законы классической механики.
Статистические закономерности проявляются в массе явлений, и имеют форму тенденции. Эти законы иначе называют вероятностными, так как они описывают состояние индивидуального объекта лишь с определенной долей вероятности. Статистическая закономерность возникает в результате взаимодействия большого числа элементов, поэтому характеризует их поведение в целом. Необходимость в статистических закономерностях проявляется через действие множества случайных факторов. Этот тип законов иначе называют законами средних величин. Примерами статистических закономерностей являются законы квантовой механики и законы, действующие в обществе и истории.
2. Современные представления о материи, в пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности
На границе XIX-XX веков в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механистической парадигмы. Кризис и последовавшая за ним научная революция способствовали тому, что на смену классической физике, построенной на принципах механики И.Ньютона, пришла новая фундаментальная теория - специальная теория относительности А. Эйнштейна, которая возникла на границе между механикой И.Ньютона и электромагнитной теорией Дж.Максвелла, как результат попыток устранить логические противоречия, существовавшие между этими двумя концепциями.
Специальная теория относительности распространила принципы относительности, сформулированные еще Г.Галилеем для механических систем, на электромагнитные взаимодействия. Ряд опытов показал, что скорость света остается неизменной во всех системах координат независимо от того, движется излучающий свет источник или нет. Однако эти выводы противоречили принципу относительности Г.Галилея.
Для того, чтобы обнаружить движение Земли относительно воздушного эфира А.Майкельсон в 1887 году решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному и вертикальному направлениям относительно Земли. Согласно гипотезе светоносного эфира, время прохождения света по этим направлениям должно различаться. Но результат эксперимента показал неизменность скорости света в обоих направлениях. Такой вывод противоречил классическим представлениям о том, что координаты и скорости должны преобразовываться при переходе от одной инерциальной системы к другой. Скорость света оказалась не зависящей от движения Земли.
Для объяснения результатов эксперимента А. Майкельсона X.Лоренц вывел уравнения, позволяющие вычислить сокращение движущихся тел и промежутков времени между событиями, которые происходят в зависимости от скорости движения объектов. Преобразования X.Лоренца предполагали реальное сокращение тел и промежутков времени.
Следствием такого понимания принципа относительности стало введение в физику понятия инвариантности. Инвариантность понимается как неизменность физических величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к другой. Все законы природы неизменны при переходе от одной; инерциальной системы к другой, т.е., находясь внутри инерциальной системы, невозможно обнаружить, движется она или покоится.
Специальная теория относительности установила также инвариантность материальных процессов и скорости света относительно преобразований X.Лоренца. А.Эйнштейн показал, что преобразования X.Лоренца отражают не реальные сокращения тел и промежутков времени, а изменение результатов измерений в зависимости от движения системы отсчета. Тела сокращаются, а время замедляется для внешнего наблюдателя, тогда как внутри движущейся системы все физические процессы протекают обычным образом.
А. Эйнштейн сформулировал также принцип инвариантности скорости света, который гласит: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света является предельной скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300000 км/с.
А.Эйнштейн пришел к выводу, что противоречия в основах классической механики вытекают из неверного, не соответствующего физическому опыту представления о свойствах пространства и времени как абсолютных и неизменных, так и из неверного представления об абсолютной одновременности событий.
Классические представления о пространстве и времени сформулированы в рамках субстанциональной концепции. Пространство - однородно, неподвижно и трехмерно. Время - совокупность равномерных моментов, следующих один за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, не зависящие друг от друга и от характера протекающих в них материальных процессов.
Таким образом движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики.
Элементарные частицы – это частицы, которые не удается разделить на составные части. Элементарные частицы разделяются на стабильные и нестабильные. Основные черты элементарных частиц, и стабильных, и нестабильных, следующие:
Частицы одного вида абсолютно одинаковы и неразличимы
Частицы имеют способность рождаться и исчезать.
Стандартная модель определяет, что вещество, включая свет, имеет в составе 12 элементарных частиц и 12 частиц – переносчиков взаимодействий. Сюда относятся кварки, электроны, фотоны и т. д.
На сегодняшний момент, современная наука пока не может ответить на вопрос о том, почему имеется именно таков набор частиц, также неизвестны причины наличия массы у некоторых из них.
Для всех элементарных частиц характерны следующие параметры: Масса покоя
Электрический заряд, который кратен заряду электрона, либо отсутствует Спин
Классификация элементарных частиц основана на их способности участвовать в каких-либо видах фундаментальных взаимодействий. Согласно этому, элементарные частицы делятся на:
Фотоны - частицы, масса которых равна 0, они не имеют сильного и слабого взаимодействия, но принимают участие в электромагнитном.
Лептоны не участвуют в сильном взаимодействии.
Адроны: барионы и мезоны. Адроны могут участвовать в сильном взаимодействии.
Микромир является основой нашего макромира. Наряду с микромиром, в науке можно выделить наномир, который, в отличие от микромира, является носителем всего спектра электромагнитных процессов. Наномир – это фундамент, основа структуры элементарных частиц и большей части явлений, известных современной науке. То есть, предметы окружающей действительности, и тело человека состоит из частей, которыми являются молекулы. В свою очередь, молекулы состоят из атомов, которые делятся на еще более мелкие части – элементарные частицы. Таким образом, в случае, если некогда произойдет разрушение Вселенной, оно начнется с наномира и микромира.
Все известное нам о структуре живого вещества заставляет ожидать, что деятельность живого вещества нельзя свести к обычным законам физики. Структура живого организма значительно отличается от других физических тел. В них происходит управление поведением отдельных атомов внутри живого организма
Протекающие в теле живого существа пространственно-временные процессы, которые соответствуют его мышлению, самосознанию или любой другой деятельности, если не вполне строго детерминированы, то во всяком случае статистически детерминированы.
Исходя из следующих двух предпосылок:
- тело организма функционирует как чистый механизм, подчиняясь всеобщим законам природы.
- управлять действиями тела и предвидеть результаты этих действий способен практически любой организм
Жизнь подчиняется физическим законам, а все физические законы основаны на статистике.
Все во Вселенной — от ядра Земли до самых дальних галактик — состоит из атомов. Это фундаментальная единица элемента.
К настоящему времени было идентифицировано 118 элементов (все они перечислены в периодической таблице).
Слово "атом", означающее "неделимый", происходит от древнегреческого слова "ἄτομος". Древнегреческие философы считали, что атом невозможно разделить на что-то меньшее. Однако ученые доказали этот факт неправильно в начале 20 века, когда они открыли субатомные частицы (электроны, протоны, нейтроны).
Ниже мы перечислили некоторые из наиболее интригующих фактов об атомах, которые только сделают вас умнее. Так что давайте начнем с самого короткого и простого.
1. Состав атомов
Каждый атом содержит одно ядро [в центре] и один или несколько электронов. Ядро обычно состоит из равного числа протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами.
2. Ядро содержит почти всю массу
Ядро, расположенное в центре атома, составляет более 99,9 % его массы, но занимает лишь одну триллионную его общего объема. Таким образом, большая часть пространства внутри атома пуста.
3. Электроны чрезвычайно малы
Электрон является наиболее активным компонентом атома, но он почти ничего не вносит в массу атома. Например, в атоме водорода масса электрона составляет всего 0,0005 массы ядра.
4. Атом может иметь электрический заряд
Электроны несут отрицательный заряд, протоны несут положительный заряд, а нейтроны не имеют электрического заряда. Атом электрически нейтрален, если он имеет одинаковое количество электронов и протонов.
Однако, если атом имеет меньше или больше протонов, чем электронов, он имеет общий положительный или отрицательный заряд (известный как Ион).
5. Что удерживает протоны и нейтроны вместе?
Ядерная сила удерживает протоны и нейтроны вместе в ядре атома. Электроны притягиваются к протонам другой силой, называемой электромагнитной силой, которая слабее ядерной силы.
Эта ядерная сила примерно в 1038 раз сильнее гравитационной, но действует только в очень малых масштабах.
6. 94 Атома естественного происхождения на Земле
Из 118 известных атомов 94 встречаются в природе, хотя некоторые встречаются в незначительных количествах. Остальные 24 были синтезированы только в лабораториях или ядерных реакторах.
7. Каждый атом уникален
Каждый атом содержит определенное количество протонов в ядре. Например, все атомы натрия содержат 11 протонов, а все атомы серебра содержат 47 протонов.
Изотоп элемента определяется числом нейтронов, а магнитные характеристики зависят от количества электронов в атоме.
8. Самый большой и самый маленький атом
Самым большим элементом (по размеру) является Франций, но поскольку он крайне нестабилен, предпочтение отдается Цезию. У него большая валентная оболочка и относительно менее эффективный заряд ядра.
Наименьший элемент - гелий, первый в группе благородных газов в периодической таблице. Его атомный радиус примерно в 9 раз меньше диаметра цезия.
Иллюстрация атома гелия | Предоставлено: Викимедиа.
9. Самый тяжелый и легкий атом
Оганессон - самый тяжелый элемент (по атомной массе), открытый в 2002 году. Это первый благородный газ, который удивительно химически активен и проявляет очень необычные физические и химические свойства.
Оганессон, однако, является самым тяжелым синтетическим химическим элементом. Самым тяжелым природным элементом является Уран с атомным весом 238,029.
Элемент, который имеет самый легкий атом-это водород. У него есть только один протон, обращающийся вокруг одного электрона. Его самый распространенный изотоп, известный как Протий, состоит из одного протона и нулевых нейтронов.
10. Возможно ли преобразовать один элемент в другой?
В некоторых экстремальных условиях электромагнитная сила (которая отталкивает электроны и протоны) преодолевает сильную ядерную силу, выбрасывая нуклоны из атомного ядра и оставляя после себя совершенно другой элемент. Это именно то, что происходит при делении ядер.
Однако этот процесс [распада] является дорогостоящим и опасным. Ученые пока не смогли безопасно генерировать энергию с помощью ядерного деления.
11. Атомы в человеческом теле
Тело человека весом 70 кг состоит из 7 × 10 27 атомов. Три атома (водород, кислород и углерод) составляют до 99 процентов от общего количества.
Что еще интереснее, 98 процентов этих атомов обновляются каждый год, даже не подозревая об этом. Самая быстро меняющаяся молекула - это вода: почти 50 процентов молекул воды в организме заменяются каждые 8 дней.
Более того, человеческий волос - 100 нанометров в поперечнике - состоит из миллиона атомов углерода.
12. Сколько атомов существует во Вселенной?
Наблюдаемая вселенная огромна: она охватывает приблизительно 93 миллиарда световых лет. Согласно теоретической оценке, в нашей вселенной насчитывается от 10 78 до 10 82 атомов.
Это не какой-то выдуманный номер. Расчеты основаны на достоверных данных (что мы знаем о вселенной). Однако между этими оценками существует огромная разница, что говорит о значительной степени ошибки. Более точные цифры будут доступны, когда мы узнаем больше о космосе.
13. Радиоактивные атомы
В нестабильном атоме силы неуравновешенны. В этом случае атомное ядро содержит избыток либо протонов, либо нейтронов. Атом пытается достичь стабильного состояния, выбрасывая свои дополнительные частицы или высвобождая энергию в других формах. Элементы, содержащие такие нестабильные ядра, называются радиоактивными.
Фермий, например, является радиоактивным элементом: его самый стабильный изотоп (Fm-257) имеет период полураспада 100,5 суток.
14. Видя атомы
Поскольку атомы невероятно малы по сравнению с длиной волны видимого света, их нельзя наблюдать даже с самым мощным в мире оптическим микроскопом.
Сканирующий туннельный микроскоп захватывает атомы кремния на поверхности кристаллического карбида кремния
Вот почему ученые используют микроскоп другого типа, известный как сканирующий туннельный микроскоп. Он может обеспечить боковое разрешение 0,1 нм и разрешение по глубине 0,01 нм, что достаточно для изображения отдельных атомов в материалах.
15. Квантовая природа атомных свойств
Поскольку атомы чрезвычайно малы по размеру, они проявляют квантовые свойства, поэтому предсказание их поведения с применением классической физики всегда приведет к неверным результатам.
Когда электрон прыгает с одного энергетического уровня (орбиты) на другой, он не перемещается в пространстве между ними. Вместо этого он исчезает с одной орбиты, а затем сразу же появляется на другой орбите.
Чтобы лучше описать и оценить их поведение, несколько атомных моделей включили в себя законы квантовой физики.
Написать доклад на тему Опасность звука ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА?
Написать доклад на тему Опасность звука ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА.
Ищу доклад об оптических телескопах?
Ищу доклад об оптических телескопах.
Нужна информация о принципе действия телескопа.
Ссылки на какие - нибудь рефераты, где все подряд намешано, не предлагать.
По инерции в нашей жизни?
По инерции в нашей жизни.
Доклад надо по физике.
Доклад или реферат на тему : использование энергии солнца на земле?
Доклад или реферат на тему : использование энергии солнца на земле.
Для 8 класса Только самое интересное, важное а не тупо скопированное !
Помогите написать реферат на тему : обертальный рух в природе та техника?
Помогите написать реферат на тему : обертальный рух в природе та техника.
Что из перечисленного является материей : вода, воздух, свет, атомы?
Что из перечисленного является материей : вода, воздух, свет, атомы.
Доклад на тему спутниковая связь и ее роль в жизни человека 7 класс?
Доклад на тему спутниковая связь и ее роль в жизни человека 7 класс.
РОЛЬ ФИЗИКИ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА?
РОЛЬ ФИЗИКИ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА!
ДОКЛАД 10 - 12 ПРЕДЛОЖЕНИЙ!
Помогите написать реферат по физике на тему "Теплопередача в природе и технике"?
Помогите написать реферат по физике на тему "Теплопередача в природе и технике".
Помогите написать сочинение - сказка на тему атомы и молекулы?
Помогите написать сочинение - сказка на тему атомы и молекулы.
На этой странице сайта вы найдете ответы на вопрос Что является "атомом жизни"?, относящийся к категории Физика. Сложность вопроса соответствует базовым знаниям учеников 5 - 9 классов. Для получения дополнительной информации найдите другие вопросы, относящимися к данной тематике, с помощью поисковой системы. Или сформулируйте новый вопрос: нажмите кнопку вверху страницы, и задайте нужный запрос с помощью ключевых слов, отвечающих вашим критериям. Общайтесь с посетителями страницы, обсуждайте тему. Возможно, их ответы помогут найти нужную информацию.
Читайте также: