Объяснение:
ФИЗИКА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
Говоря о роли физики, выделим три основных момента. Во-первых, физика является для человека важнейшим источником знаний об окружающем мире. Во-вторых, физика, непрерывно расширяя и многократно умножая возможности человека, обеспечивает его уверенное продвижение по пути технического прогресса. В-третьих, физика вносит существенный вклад в развитие духовного облика человека, формирует его мировоззрение, учит ориентироваться в шкале культурных ценностей. Поэтому будем говорить соответственно о научном, техническом и гуманитарном потенциалах физики.
Эти три потенциала содержались в физике всегда. Но особенно ярко и весомо они проявились в физике XX столетия, что и предопределило ту исключительно важную роль, какую стала играть физика в современном мире.
Физика как важнейший источник знаний об окружающем мире. Как известно, физика исследует наиболее общие свойства и формы движения материи. Она ищет ответы на вопросы: как устроен окружающий мир; каким законам подчиняются происходящие в нем явления и процессы? Стремясь познать «первоначала вещей» и «первопричины явлений», физика в процессе своего развития сформировала сначала механическую картину мира (XVII1—XIX вв.), затем электромагнитную картину (вторая половина XIX — начало XX в.) и, наконец, современную физическую картину мира (середина XX в.).
В начале нашего столетия была создана теория относительности — сначала специальная, а затем общая. Ее можно рассматривать как великолепное завершение комплекса интенсивно проводившихся в XIX столетии исследований, которые привели к созданию так называемой классической физики. Известный американский физик В. Вайскопф так охарактеризовал теорию относительности: «Это совершенно новый набор концепций, в рамках которых находят объединение механика, электродинамика и гравитация. Они принесли с собой новое восприятие таких понятий, как пространство и время. Эта совокупность идей в каком-то смысле является вершиной и синтезом физики XIX в. Они органически связаны с классическими традициями»
Тогда же, в начале века начала создаваться, а к концу первой трети столетия обрела достаточную стройность другая фундаментальная физическая теория XX в.— квантовая теория. Если теория относительности эффектно завершала предшествовавший этап развития физики, то квантовая теория, решительно порывая с классической физикой, открывала качественно новый этап в познании человеком материи. «Для квантовой теории характерен именно разрыв с классикой,— писал Вайскопф.— Это шаг в неизведанное, в мир явлений, которые не умещались в рамки идей физики XIX в. Надо было создать новые приемы мышления, чтобы понять мир атомов и молекул с его дискретными энергетическими состояниями и характерными особенностями спектров и химических связей»
Ф
Наши представления о мире... Нет необходимости доказывать, что современное миропонимание — важный компонент человеческой культуры. Каждый культурный человек должен хотя бы в общих чертax представлять, как устроен мир, в котором он живет. Это необходимо не только для общего развития. Любовь к природе предполагает уважение к происходящим в ней процессам, а для этого надо понимать, по каким законам они совершаются. Мы имеем много поучительных примеров, когда природа наказывала нас за наше невежество; пора научиться извлекать из этого уроки. Нельзя также сбывать, что именно знание законов природы есть эффективное оружие борьбы с мистическими представлениями, есть фундамент атеистического воспитания.
Современная физика вносит существенный вклад в выработку нового стиля мышления, который можно назвать планетарным мышлением. Она обращается к проблемам, имеющим большое значение для всех стран и народов. Сюда относятся, например, проблемы солнечно-земных связей, касающиеся воздействия солнечных излучений на магнитосферу, атмосферу и биосферу Земли; прогнозы физической картины мира после ядерной катастрофы, если таковая разразится; глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением Мирового океана и земной атмосферы.
В заключение отметим, что, воздействуя на самый характер мышления ориентироваться в шкале жизненных ценностей, физика в конечном счете, выработке адекватного отношения к окружающему миру и, в частности, активной жизненной позиции. Любому человеку важно знать, что мир в принципе познаваем, что случайность не всегда вредна, что нужно и можно ориентироваться и работать в мире, насыщенном случайностями, что в этом изменяющемся мире есть тем не менее «опорные точки», инварианты (что бы ни менялось, а энергия сохраняется), что по мере углубления знаний картина неизбежно усложняется, становится диалектичнее, так что вчерашние «перегородки» более не годятся.
Мы убеждаемся, таким образом, что современная физика действительно содержит в себе мощный гуманитарный потенциал. Можно не считать слишком большим преувеличением слова американского физика И. Раби: «Физика составляет сердцевину гуманитарного образования нашего времени»
1. p = n*k*T, n = p/k*T.
2. 3p*k*T = pm0v^2;
v = sqrt (3k*T/m0).
3. Допустим, объем - 1м^3, тогда n = N/V = N.
Найдем объем всех молекул кислорода:
V' = n*4*П*R^3/3.
Далее, отнимем от полного объема занимаемого газом пространства объем всех молекул: V'' = V - V'.
4. Найдем объемное расстояние между молекулами: V''' = V''/ n.
Допустим, что объемное расстояние - куб. Тогда длина пробега молекулы равна l=p/4 = корень кубический из V''', деленный на четыре.
5. Время свободного пробега молекулы равно:
t = l/v.
Впрочем, насчет решения этой задачи я не уверен.
2) Плотность теплообмена: p=c*dT/l, где l - толщина. При одинаковой разности начальной и конечной температур теплообмена:
с1*dT/h1=c2*dT/h2, h2 = c2*h1/c1.
3) Газ совершил работу, равную изменению его внутренней энергии.
1. A=-dU=RT1m (1 - [V1/V2]^{cp/cv -1} )/M(v-1), где
cp, cv - удельные теплоемкости газа, v - количество вещества.
2. cp/cv = 14*R*M/10*R*M = 7/5.
3. A*M (v-1) = R*T1*m (1 - [0,1]^{2/5}) = R*T1*m (1 - 0,1^0,4) = 0,61*R*T1*m;
A*m - 0,61*R*T1*m = A*M;
m = A*M/(A - 0,61R*T1).
4) Приравнять разность высот к получившемуся уравнению. До этого - приравнять силу тяжести к силе поверхностного натяжения.
1. Случай 1 (G - коэффициент поверхностного натяжения) :
2*G*П*R = m*g = p*S*h*g = П*R^2*h*g*p;
2G = R1*h1*g*p.
2. Случай 2:
2G = R2*h2*g*p.
3. dh = 2G*(1/R1 - 1/R2)/g*p.
G = dh*g*p(R1*R2)/2*(R1 - R2).
5) Использовать формулу работы для изотермического расширения.
1. Соотношение основных термодинамических величин при изотермическом процессе:
p1*V1 = p2*V2;
V2/V1 = p1/p2.
2. Выделенная теплота - работа:
A = v*R*T*In (V2/V1) = m*R*T*In[V2/V1] /M, где In - натуральный логарифм.