 XVII – XIX
И.Ньютон (1643 – 1727). «Оптика или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» 1704.
Основные модели:
Основные принципы, идеи, законы:
Законы фотоэффекта и уравнение Эйнштейна
Дискретный характер излучения и поглощения света
Корпускулярно-волновой дуализм
Основные явления: Классические опыты и эксперименты:
Фотоэффект Опыты Столетова 1888-1889 по облучению конденсатора с сеткой ультрафиолетом
Эффект Комптона Опыт Комптона 1922 по рассеиванию рентгеновского излучения на кристаллах
Фотохимические реакции:
фотосинтез,
фотография,
обесцвечивание
12. Порядок и беспорядок в природе. Динамические и статистические закономерности в природе
Термодинамика - наука о наиболее общих свойствах макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и о процессах перехода между этими состояниями.
Формы энергии:
тепловая,
химическая,
механическая,
электрическая
Термодинамическая система:
состоит из огромного количества частиц;
совокупность физических тел, которые могут взаимодействовать между собой и с другими телами, а также обмениваться с ними веществом и энергией;
подчиняется в своем поведении статистическим закономерностям, проявляющимся на всей совокупности частиц;
может быть любой областью пространства, ограниченной действительными или воображаемыми границами.
Состояние термодинамической системы определяется физическими свойствами вещества.
Термодинамическое равновесие - состояние, в котором:
все макроскопические параметры системы с течением времени не меняются;
в системе отсутствуют стационарные потоки теплоты и вещества.
Внутри равновесной системы продолжаются микроскопические процессы: изменяются положения молекул и их скорости при столкновениях.
Неравновесное состояние термодинамической системы - состояние, в котором хотя бы один из параметров не имеет определенного значения при неизменных внешних воздействиях.
Пространство, смежное с границей системы, называется внешней средой. У всех термодинамических систем есть среда, с которой может происходить обмен энергии и вещества.
Изолированная система - система, которая не обменивается с внешней средой энергией и веществом.
Закрытая система - система, которая не обменивается с внешней средой веществом.
Открытая система - система, которая обменивается веществом и энергией с другими системами.
Обратимый процесс - процесс перехода системы из одного состояния в другое, допускающий возможность возвращения её в первоначальное состояние через ту же последовательность промежуточных состояний, но проходимых в обратном порядке.
Необратимые процессы - физические процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном определённом направлении, являются неравновесными процессами. В замкнутых системах необратимые процессы сопровождаются возрастанием энтропии. В открытых системах (которые могут обмениваться энергией или веществом с окружающей средой) при необратимых процессах энтропия может оставаться постоянной или даже убывать за счёт обмена энтропией с внешней средой. Однако во всех случаях остаётся положительным производство энтропии, т. е. её возрастание в системе за единицу времени из-за наличия необратимого процесса.
Основные положения классической термодинамики
Первое начало (закон сохранения энергии):
Энергия не возникает из ничего и не исчезает никуда.
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы системой.
Q = ΔU + А, где Q – количество теплоты, ΔU - изменение внутренней энергии системы, A – работа, совершенная системой.
Невозможно создание вечного двигателя I рода.
Второе начало (о необратимости тепловых явлений):
Энтропия замкнутой термодинамической системы возрастает («стрела времени») и достигает максимума в точке теплового равновесия. dSi ≥ 0
Невозможно получение работы за счет энергии тел, находящихся в термодинамическом равновесии. (Невозможно создание вечного двигателя II рода).
«Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему» (постулат Клаузиуса)
«Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (постулат Томсона).
Второе начало термодинамики:
принцип направленности теплообмена (от горячего к холодному).
принцип неизбежного понижения качества энергии и повышения энтропии.
принцип нарастания беспорядка и разрушения структур.
Третье начало (теорема Нернста):
Энтропия всякого тела стремится к нулю при стремлении к нулю его температуры.
Нулевое начало (постулат существования температуры):
Для каждой термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, которое она при фиксированных внешних условиях достигает.
|
Корпускулярная оптика