Контрольная работа по «Концепциям современного естествознания»

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

РОССИЙСКАЯ  АКАДЕМИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА и  ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ

при ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

СИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ – ФИЛИАЛ  РАНХиГС

ЦЕНТР  ПЕРЕПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

 

 

 

Кафедра __________________________________________________________________

 

 

 

_________Концепции современного естествознания______

 (дисциплина)

 

 

 

Письменное  контрольное задание

для студентов  дистанционного обучения

 

 

 

 

 

	Студент Лакеева Наталья Викторовна
	Группа 13428
	Дата 07.01.2014
	Преподаватель Пахтусов Борис Карпович

 

 

Новосибирск 2013 г.

1. Раскройте содержание закона  сохранения и превращения энергии.  Приведите примеры перехода энергии  из одного вида в другой.

В первой половине XIX в. постепенно вызревает  и утверждается идея единства различных  типов физических процессов, их взаимного  превращения.  Изучение процесса превращения  теплоты в работу и обратно, установление механического эквивалента теплоты сыграли основную роль в открытии закона сохранения и превращения энергии. Все большее и большее место в физических исследованиях занимали исследования явлений, в которых имело место взаимопревращение различных форм движения. Исследования химических, тепловых, световых действий электрического тока, изучение его моторного действия, процессов превращения теплоты в работу и т.д. — все это способствовало возникновению и развитию идеи о взаимопревращаемости  сил природы. Энергия не возникает из ничего и не уничтожается, она лишь переходит из одного вида в другой — так гласит закон сохранения и превращения энергии.

Основную роль в установлении закона сохранения и превращения энергии  сыграли: немецкий врач Р. Майер, немецкий ученый Г. Гельмгольц и англичанин Дж. Джоуль — манчестерский пивовар, занимавшийся изобретательством и физическими  исследованиями. Значение этого закона выходило далеко за пределы физики и касалось всего естествознания. Закон сохранения энергии и в настоящее время является важнейшим принципом физической науки.  Новая форма действия этого закона основана, в частности, на учете взаимосвязи массы и энергии (Е= mс2): закон сохранения массы применяется в современной физике совместно с законом сохранения энергии.

Примеры перехода энергии из одного вида в другой:

Гидроэлектростанция - механическая энергия переходит в электрическую;

Стиральная машина - электрическая  энергия - в механическую;

Обогреватель - электрическая энергия - в тепловую;

Батарейка, аккумулятор - химическая в электрическую;

Атомная станция - ядерная в тепловую;

Лампочка - электрическая в световую и электрическая в тепловую;

Нагрев воды - электрическая в  тепловую и химическая в тепловую.

2. Объясните физические основы  «Парникового эффекта» и его  воздействие на климат земли.

Идея о механизме парникового  эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного  шара и других планет», в которой  он рассматривал различные механизмы  формирования климата Земли,  при  этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением,  охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция) Степень влияния парникового эффекта на приповерхностные температуры планет (при оптической толщине атмосферы  зависит от оптической плотности парниковых газов и, соответственно, их парциального давления у поверхности планеты. Таким образом, парниковый эффект   наиболее выражен у планет с плотной атмосферой, например, составляя у Венеры ~500 K. Вместе с тем следует отметить, что величина парникового эффекта зависит от количества парниковых газов в атмосферах и, соответственно, зависит от химической эволюции и изменений состава планетарных атмосфер.

3. Объясните суть эффекта Доплера  и его использование для определения   возраста Вселенной.

В 1920-е годы, когда астрономы  начали изучать спектры звезд  в других галактиках, было обнаружено нечто очень интересное: это оказались те же самые характерные наборы отсутствующих цветов, что и у звезд в нашей собственной галактике, но все они были смещены к красному концу спектра, причем в одинаковой пропорции. Физикам смещение цвета или частоты известно как эффект Доплера.

Эффектом Доплера называют изменение  частоты волн, регистрируемых приемником, которое происходит вследствие движения источника этих волн и приемника.

4. Опишите методы определения  расстояний до звезд и галактик.

Для сравнительно близких звезд, удаленных на расстояние, не превышающие нескольких десятков парсек, расстояние определяется по параллаксу способом, известным уже двести лет. При этом измеряют ничтожно малые угловые смещения звезд при их наблюдении с разных точек земной орбиты, то есть в разное время года. Параллаксы даже самых близких звезд меньше 1". С понятием параллакса связано название одной из основных единиц в астрономии – парсек. Парсек – это расстояние до воображаемой звезды, годичный параллакс которой равен 1":   где R – расстояние в парсеках, p – годичный параллакс в секундах. 1 парсек = 3,26 светового года = 206 265 астрономических единиц = 3,083∙1016м. Спутник «Гиппарх» определял расстояния до звезд с высокой точностью.

Метод параллакса является на данный момент наиболее точным способом определения расстояний до звезд, однако он не применим к звездам, отстоящим от нас на расстояние больше, чем 300 пк. Слишком малые смещения положения звезд надо измерять – меньше одной сотой доли секунды дуги.

Расстояние до звезд можно оценить методом спектрального параллакса. График зависимости отношения интенсивности определенных пар спектральных линий от абсолютной звездной величины звезд строится по интенсивности линий в спектрах тех звезд, расстояние до которых надежно определено. Поэтому по спектральным линиям можно оценить светимость звезды, а затем найти расстояние до нее.

5. Как был определен порог  устойчивости биосферы?

Со времени своего возникновения  биосфера постоянно взаимодействует  с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длительности  развития биосферы, которая существует на Земле почти 4 млрд. лет, и постоянного увеличения биоразнообразия и биологических функций живого вещества. Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивости биосферы, об определенной ограниченности масштабов воздействия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в течение фанерозойской истории. По мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо установить следующие приоритеты: высший — эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации высшего приоритета зависит и решение демографической проблемы; высокий — охрана природных систем и биоразнообразия. В условиях сочетания демографического, социально-экономического и экологического кризисов должны быть более приоритетными цели, защищающие человека и природу одновременно.

6. Как был определен возраст Вселенной?

Возраст вселенной, согласно Теории " большого взрыва ", является временем, законченным между Большим  взрывом и существующим днем. Текущее  научное  согласие держит(проводит) это, чтобы быть приблизительно 13.7 миллиардами  лет.

Микроволновое Исследование Анизотропии НАСА Wilkinson (WMAP) проект оценивает, что возраст вселенной будет: (13.7 ± 0.2) × 109 лет. Таким образом, вселенной приблизительно 13.7 миллиардов лет, с неуверенностью в 200 миллионах лет. Однако, этот возраст базируется при условии, что основная модель проекта правильна; другие методы оценки возраста вселенной могли дать различные(другие) возрасты. Это измерение сделано при использовании местоположения первого акустического пика в микроволновом второстепенном спектре власти (мощи) определить размер поверхности разъединения (размер вселенной во время перекомбинации). Легкое время прохождения к этой поверхности (в зависимости от используемой геометрии) приводит к довольно хорошему возрасту для вселенной. Принятие (предположение) законности моделей имело обыкновение определять этот возраст, остаточная точность приводит к краю ошибки около одного процента. Это - ценность, в настоящее время наиболее указанная астрономами.

7. Приведите несколько известных  Вам примеров процессов или  устройств, в которых реализуются  положительные и отрицательные  обратные связи. 

Обратная связь в биологии  прослеживается на всех уровнях организации  живого — от молекулярного до популяционного и биоценотического. Особенно значителен вклад этого механизма в автоматическое поддержание постоянства внутренних сред организма — гомеостаза, в деятельность генетического аппарата, эндокринной и нервной систем. Представления о регулировании по принципу обратной связи появились в биологии давно. Уже первая гипотеза о рефлекторных реакциях (Р. Декарт, 17 в., Й. Прохаска, 18 в.) содержала предпосылки этого принципа.

Саморегуляция процессов жизнедеятельности  также обусловлена обратной связью. Так, подъём артериального давления выше нормы воспринимается специальными рецепторами (например, барорецепторами каротидного синуса), которые сигнализируют об этом в вазомоторные центры нервной системы. Это приводит к возникновению центробежных импульсов, ведущих к снижению давления. Подобный процесс — пример отрицательной Обратной связи, наиболее часто наблюдаемой в стабильных живых системах.  Большинство регуляторных систем животных и растительных организмов работает по этому принципу. Положительная обратная связь преобладает в период эмбрионального развития. Многие процессы в экологии, например регуляция динамики популяций, также основаны на положительной и отрицательной обратной связи. Так, особый случай отрицательной обратной связи представляет собой рассмотренная итальянским математиком В. Вольтерра система хищник — жертва. Увеличение численности жертв способствует усиленному размножению хищников, а рост численности последних, напротив, — снижению численности жертв. Хотя таким образом равновесие и поддерживается в природе,  по благодаря запозданию в размножении животных оно приобретает форму волн жизни — широких колебаний численности животных  вокруг среднего уровня.

8. Объясните: почему положительно  заряженные протоны не разлетаются  из ядра за счет действия  кулоновских сил?

Существуют какие-то иные силы, превосходящие  электромагнитные. Нуклоны в ядре удерживаются особыми, так называемыми  «ядерными» силами. Природа ядерных  сил такова, что они действуют  на очень небольшом расстоянии. Когда  расстояние между частицами равно  10-15 м, ядерные силы превосходят по величине электромагнитные в сто раз. Однако уже на расстоянии 10-14 м величина ядерных сил становится ничтожно малой и не способной сколько-нибудь существенно влиять на частицы. То есть радиус действия ядерных сил сравним с размерами самих частиц. Частицы в ядре удерживаются очень крепко, но частицы того же заряда, находящиеся вне ядра, уже очень и очень сильно отталкиваются. Именно поэтому ядра атомов, а соответственно, химические и физические свойства веществ довольно устойчивы, и «превратить» одно вещество в другое почти всегда очень проблематично.

9. Опишите основные глобальные  процессы последствий масштабного  ядерного конфликта.

Ядерные взрывы моментально привели  бы к гибели в рамках большого города 1/3 населения, такое же количество окажется пострадавших (ожоги, ранения, травмы). В городе с населением 1 млн. будет 150 тыс. с ожогами, 200 тыс. с травмами, 30 тыс. с комбинированными поражениями. Большинство больниц, других медицинских учреждений, запасов медицинского обеспечения будет разрушено. Медицинский персонал пострадает вместе со всем населением и даже больше, поскольку в процессе оказания первой помощи пострадавшим сам будет сильно облучаться. Большая часть пораженных останется без всякой помощи не только из-за недостаточного количества врачей и медицинских сестер, но и из-за дезорганизации всей коммунальной  службы и транспортных средств. Радиоактивное заражение местности увеличит число пострадавших. Оставшиеся в живых неизбежно будут охвачены паникой или находиться в состоянии ступора. Отсюда ясно, что в таких условиях возможности оказания необходимой или хотя бы первой помощи пострадавшим в ядерной катастрофе и сохранения им жизни, которыми будут располагать оставшиеся в живых работники здравоохранения, практически равны нулю.

Биологические и медицинские последствия  ядерных взрывов вне очагов сплошного  губительного поражения можно (в  известной мере условно, так как  это единый комплекс процессов) разделить  на три категории:

1) поражение среды обитания человека (экологические последствия);

2) поражение отдельных индивидов,  их совокупностей и целых популяций,  непосредственно подвергшихся действию  внешних 

источников излучений или аккумулировавших радиоактивные продукты (патологические последствия);

3) изменение наследственного материала у потомства облученных организмов (генетические последствия).

10. Объясните: причину изменения  свойства химических элементов  при увеличении их атомных  весов. 

Периодический закон Д. И. Менделеева — фундаментальный закон, устанавливающий периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от увеличения зарядов ядер их атомов. Открыт Д. И. Менделеевым в марте 1869 при сопоставлении свойств всех известных в то время элементов и величин их атомных масс (весов). Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в ноябре 1870, а в октябре 1871 дал окончательную формулировку Периодического закона: «…свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Графическим (табличным) выражением периодического закона является разработанная Менделеевым периодическая система элементов.