Теплоемкость - количество теплоты, которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1 К, точнее - отношение количества теплоты, полученного телом (веществом) при бесконечно малом изменении его состояний в каком-либо процессе, к вызванному им приращению температуры. Теплоемкость единицы массы называют удельной теплоемкостью. Теплоемкость единицы массы называют удельной теплоемкостью. Если процесс теплопередачи не сопровождается работой, то на основании первого закона термодинамики количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела.

6. Опишите как развивались представления о свете и в каких явлениях проявляется его волновые свойства? Как и кем было показано, что свет есть электромагнитная волна? Если при отражении от горизонтальной стеклянной пластинки солнечный луч оказался плоскополяризованным то какова была высота Солнца над горизонтом?

В XVII веке возникло две теории света: волновая и корпускулярная. Корпускулярную теорию предложил Ньютон, а волновую – Гюйгенс. Согласно представлениям Гюйгенса свет – волны, распространяющиеся в особой среде – эфире, заполняющем все пространство. Две теории длительное время существовали параллельно. Когда одна из теорий не объясняла какого-то явления, то оно объяснялось другой теорией. Существует несколько способов определения скорости света: астрономический и лабораторные методы.

Впервые скорость света измерил датский ученый Ремер в 1676 г., используя астрономический метод. Он засекал время которое самый большой из спутников Юпитера Ио находился в тени этой огромной планеты. Ремер провел измерения в момент, когда наша планета была ближе всего к Юпитеру, и в момент, когда мы находились немного (по астрономическим понятиям) дальше от Юпитера. В первом случае промежуток между вспышками составил 48 часов 28 минут. Во втором случае спутник опоздал на 22 минуты. Из этого был сделан вывод, что свету необходимо 22 минуты, чтобы пройти расстояние от места предыдущего наблюдения до места настоящего наблюдения. Зная расстояние и время запаздывания Ио он вычислил скорость света, которая оказалась огромной, примерно 300 000 км/с. Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить французскому физику Физо в 1849 г. Он получил значение скорости света равное 313 000 км/с.

Д лина световой волны: с/w, где с=3*10⁸ м/с - скорость света в вакууме; w - частота излучения. Абсолютный показатель преломления среды n=c/v где v - скорость света в среде. Т.к. луч плоскополяризован то по закону Брюстера ,

Для стекла =1,53 для воздуха =1. =1,53, =56,8˚. С- расстояние от Земли до Солнца = 1,496*10¹¹м.

Следовательно высота, = 1,496*10¹¹*cos56,8˚=8.191*10¹¹ м.

7. Развитие идей эволюции видов. Докажите что естественный отбор является направляющим фактором эволюции. Сопоставьте понятия популяция и вид.

Естественный отбор – направляющий фактор эволюции. Естественный отбор – это дифференциальное выживание и размножение особей, которые отличаются друг от друга генетически детерминированными признаками. Более приспособленные к данным условиям среды особи оставляют больше потомков, чем менее приспособленные. Эффективность естественного отбора зависит от его интенсивности и запаса наследственной изменчивости, накопленного в популяции. Интенсивность отбора определяется тем, какая доля особей доживает до половой зрелости и участвует в размножении. Чем меньше эта доля, тем больше интенсивность отбора.

Популяция - структурная единица вида. Популяция - совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

Важный признак вида — расселение его группами, популяциями в пределах ареала. Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей вида, которые длительное время существуют относительно обособленно от других популяций на определенной части ареала. Факторы, способствующие объединению особей в популяции, - свободное скрещивание (взаимоотношения полов), выращивание потомства (генетические связи), совместная защита от врагов, типы взаимоотношений организмов разных видов: хищник—жертва, хозяин—паразит, симбиоз, конкуренция.

Вид — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфо - физиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определенного ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид - реально существующая генетически неделимая единица живого мира. Основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

8. Каковы особенности строения и функции ядра клетки и цитоплазмы? Опишите функции клеточных мембран. Что такое «ионный насос»?

Клетка - самая мелкая единица живого, лежащая в основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты.

Ядро. Ядро – обязательная часть всякой полноценной, способной делиться клетки высших животных и растений. От цитоплазмы ядра обычно отделяются четкой границей. Бактерии и некоторые низшие водоросли (сине-зеленые) не имеют сформированного ядра: их ядра лишены ядрышка и не отделены от цитоплазмы отчетливо выраженной ядерной мембраной. Однако основной компонент ядра – носители наследственной информации клетки, хромосомы, присутствуют во всех без исключения ядрах. Форма ядер довольно разнообразна и в ряде случаев соответствует форме клетки. Количество ядер также может варьировать: типична одноядерная клетка, но встречаются клетки двуядерные (некоторые клетки печени и хрящевые клетки) и многоядерные (например, волокна поперечнополосатой мышцы и клетки сифонных водорослей содержат несколько сот ядер). Отношение объема ядра к объему цитоплазмы (ядерно-плазменное отношение) в клетках определенного типа в строго стандартных условиях в известной мере постоянно.

Цитоплазма. Основное вещество цитоплазмы, называемое также гиалоплазмой или матриксом, - это полужидкая среда клетки, в которой располагается ядро и все органоиды клетки. Под электронным микроскопом вся гиалоплазма, располагающаяся между органоидами клетки, имеет мелкозернистую структуру. Слой цитоплазмы формирует разные образования: реснички, жгутики, поверхностные выросты. Последние играют важную роль в движении и соединении клеток между собой в ткани.

Несмотря на существование многочисленных моделей мембран и различия в их некоторых деталях, все они основываются на представлениях о мембране как о жидком бислое определенным образом ориентированных фосфолипидных молекул, в который вмонтированы собранные в сетку-каркас белки. Основные функции клеточных мембран заключаются в отделении содержимого клеток от внешней среды, в создании внутренней архитектуры клетки, поддержании градиента концентраций и электрохимического градиента, осуществлении транспорта веществ. Это барьерная, транспортная, осмотическая, структурная, энергетическая, биосинтетическая, секреторная, рецепторно-регуляторная и другие функции.

Ионный насос представляет собой камеру, присоединяемую непосредственно к откачиваемому объему. Электроны, испускаемые катодом прямого накала или возникающие в статическом разряде, ионизуют молекулы газа в столкновениях с ними. Ионы переносятся электрическим полем к коллектору и связываются на его поверхности. Существуют два механизма связывания: одни ионы адсорбируются на поверхности коллектора, а другие вступают в химическую реакцию с материалом коллектора, образуя устойчивые соединения. Для химически активных газов эффективны оба механизма, а для инертных – только первый. Коллекторные поверхности большинства ионных насосов покрыты титаном. Под действием ионов, бомбардирующих коллектор, его поверхность распыляется, так что непрерывно открываются свежие слои титана, способные связывать ионы химически активных газов.

9. Разъясните понятие солнечной активности. Какие процессы на солнце связанны с явлениями на Земле. Как распределяется на Земле Солнечная энергия? Насколько можно считать Землю тепловой машиной? Дайте понятие солнечного излучения.

Солнечная активность - совокупность наблюдаемых изменяющихся (быстро или медленно) явлений на Солнце.

Самое сильное проявление солнечной активности, влияющее на Землю, - солнечные вспышки. Они развиваются в активных областях со сложным строением магнитного поля и затрагивают всю толщу солнечной атмосферы. Энергия большой солнечной вспышки достигает огромной величины, сравнимой с количеством солнечной энергии, получаемой нашей планетой в течение целого года. Это приблизительно в 100 раз больше всей тепловой энергии, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов нефти, газа и угля. В то же время это энергия, испускаемая всем Солнцем за одну двадцатую долю секунды, с мощностью, не превышающей сотых долей процента от мощности полного излучения нашей звезды.

Атмосфера Земли может рассматриваться как гигантская тепловая «машина», в которой роль нагревателя и холодильника играют экваториальная зона и зоны полюсов, а источником энергии является солнечная радиация. Считая, что полный поток солнечной энергии, поступающий на Землю, равен JW =1,7*107 Вт, а КПД h рассматриваемой «машины» на порядок меньше максимально возможного, оценить среднюю мощность

, расходуемую на образование векторов, в расчете на 12 земной поверхности. По мере удаления от центра температура и давление уменьшаются. На расстоянии более 0,3 радиуса Солнца температура становится ниже 5 млн. градусов, а давление ниже 10 млн. атмосфер. В этих условиях термоядерные реакции протекать уже не могут. В результате термоядерных реакций в ядре Солнца возникают жесткие гамма-кванты, обладающие огромной энергией. Вышележащие слои только передают и переизлучают наружу излучение, выделившееся в ядре. В этих слоях атомы и ядра, поглощая квант большой энергии, как правило, излучают несколько квантов меньшей энергии. На пути от ядра до поверхности Солнца происходит многократное «дробление» жестких квантов на менее энергичные. В результате с поверхности Солнца вместо жестких гамма-квантов излучаются кванты со значительно меньшей энергией – рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные.

Электроны, протоны, алфа-частицы, а так же более тяжелые атомные ядра составляют корпускулярное излучение Солнца. Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы – солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоёв Солнечной атмосферы – солнечной короны.

Наконец, с солнечными вспышками связаны наиболее мощные кратковременные потоки частиц, главным образом электронов и протонов. В результате наиболее мощных вспышек частицы могут приобретать скорости, составляющие заметную долю скорости света. Частица с такими большими энергиями называются солнечными космическими лучами. Солнечное корпускулярное излучение оказывает сильное влияние на Землю, и прежде всего на верхние слои её атмосферы и магнитное поле, вызывая множество интересных геофизических явлений.

10. Дайте понятие «научной картины мира» и приведите примеры.

На предшествующих этапах развития науки, начиная от становления естествознания вплоть до середины XX столетия, такое «организмическое» понимание окружающей человека природы воспринималось бы как своеобразный атавизм, возврат к полумифологическому сознанию, не согласующемуся с идеями и принципами научной картины мира. Но после того как сформировались и вошли в научную картину мира представления о живой природе как сложном взаимодействии экосистем, после становления и развития идей В.И. Вернадского о биосфере как целостной системе жизни, взаимодействующей с неорганической оболочкой Земли, после развития современной экологии это новое понимание непосредственной сферы человеческой жизнедеятельности как организма, а не как механической системы, стало научным принципом, обоснованным многочисленными теориями и фактами.

Развитие современной научной картины мира обосновывает в качестве своих мировоззренческих следствий новые способы понимания мира, которые перекликаются с забытыми достижениями традиционных культур. Можно констатировать, что развитие современной научной картины мира органично включено в процессы формирования нового типа планетарного мышления, основанного на толерантности и диалоге культур и связанного с поиском выхода из современных глобальных кризисов. Приобретая открытый характер, научная картина мира вносит свой вклад в процессы синтеза различных культур. Она соединяет новые подходы, возникшие на почве развивающейся научной рациональности, всегда выступавшей ценностью техногенной (западной) цивилизации, с идеями, разработанными в совсем иной культурной традиции и возникшими в восточных учениях и в философии «русского космизма». Современная научная картина мира включена в диалог культур, развитие которых до сих пор шло как бы параллельно друг другу. Она становится важнейшим фактором кросскультурного взаимодействия Запада и Востока.

Список литературы

1. Алексеев А. С. Глобальные биологические кризисы и массовые вымирания в фанерозойской истории Земли // Биотические события на основных рубежах фанерозоя. - М., 1989.

2. Балобаев В. Т., Шепелев В. В. Космопланетарные климатические циклы и их роль в развитии биосферы Земли // Доклады Академии наук, 2001. - Т. 379. - № 2.

3. Бондаренко О. Б. Об изменении состава табулятоморфных кораллов на рубеже ордовика и селура // Биотические события на рубежах фанерозоя. - М., 1989.

4. Котляков В. М., Лориус К. Четыре климатических цикла по данным ледяного керна из глубокой скважины на станции “Восток” в Антарктиде // Изв. РАН. Сер. геогр. - 2000. - № 1.

5. Кузнецов Б.Т. От Галилея до Эйнштейна М.: Наука, 1966.

6. Чижевский А.Л., Шишина Ю.Г. В ритме солнечных бурь. М.: Наука, 1969.

7. Шепелев В. В. О взаимосвязи между главными факторами формирования климата и криолитосферы Земли // География и природные ресурсы. - 1999. - № 3.

8. Блюменфельд Л.А. Информация, термодинамика и конструкция биологических систем // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 6.

9. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2000.

10. Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1998.

11. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М.: ЮНИТИ, 1998.

12. Паринов И.А. Микроструктурные аспекты прочности и разрушения высокотемпературных сверхпроводников. М.: ИНФРА-М, 2003.

13. Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1984.

14. Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Наука, 1979.