РЕФЕРАТ
з курсу "Концепціїсучасного природознавства "
по темі: "Законзбереження енергії в макроскопічних процесах "
1. "Жива сила"
Енергією називаєтьсяєдина міра різних форм руху. Ми так часто користуємося цим терміном всвоєму повсякденному житті, що не замислюємося про те центральному місці, якезаймає це поняття в структурі сучасного природознавства, будучи, по суті,фундаментом всієї будівлі сучасної фізики.
Енергія проявляється убезлічі різних форм, звичайна заводна іграшка, з якою пов'язане наше дитинство, володіє енергією. Енергія приводить врух автомобіль, обігріває будинки, дає можливість виробляти всіляківироби, добувати необхідні корисні копалини, виготовляти добрива і т.д. Ми вже звикли до рекламних роликів і знаємо, що нам купувати на прилавкахмагазинів, щоб у стількох-то калоріях отримати "свіжий подих" або"Заряд бадьорості на цілий день". Шматочок шоколаду, булка хліба іінші продукти харчування мають енергію. Навесні все навколо зеленіє ірозцвітає, і це теж наслідок того, що рослини споживають сонячнуенергію. Все живе навколо обов'язково має споживати енергію, щоб жити.
Нашим однопланетянампощастило. Тому що без енергії, випромінюваної Сонцем, не було б життя напланеті Земля. Мільярди років тому Сонце пробудило життя на Землі іневпинно підтримувало її, щедро посилаючи нам свою енергію. Однак подібнемарнотратство коли-небудь скінчиться, запаси водню, що забезпечуютьпротікання реакцій термоядерного синтезу на Сонце, в кінці кінців, вичерпаються.Перед людством неминуче виникне проблема переселення, можливо, навіть віншу галактику. Важливо знайти зірку, більш молоду, і розміститися на зручнійпланеті неподалік від неї. Думати про це не заважало б вже зараз. Ось чомупроблема освоєння космосу є глобальною проблемою, що стоїть передлюдством.
Але все це завдання далекогомайбутнього. А сьогодні нас хвилює питання використання енергетичних ресурсівЗемлі. Ми постійно чуємо, що цивілізація людського суспільства пов'язана зівсе збільшується зростанням споживання енергії. Запаси палива - нафти, вугілля,деревини та ін не безмежні. І на порядок денний ставиться питання про подальшерозвитку атомної енергетики.
Ми із задоволеннямхарактеризуємо відомих нам людей, кажучи: "Дуже енергійний молодийлюдина "або" З Вашої-то енергією гори звернути можна ".
Отже, енергія проявляєтьсяу всіх цих формах. Власне, саме поняття енергії було вироблено саме впошуках зв'язків між різними формами руху матерії. Перехід енергії зоднієї форми в іншу означає, що енергія в даній її формі зникає,перетворюється в енергію в іншій формі. І ось тут криється найголовніше, щовизначає енергію як фундаментальне поняття природознавства. Виявляється, щопри будь-яких процесах, що відбуваються в ізольованій системі, повна енергіясистеми не змінюється. Тобто перехід енергії з однієї форми в іншувідбувається з дотриманням кількісної еквівалентності. Для кількісноїхарактеристики різних форм руху вводяться відповідні їм видиенергії: механічна, внутрішня (теплова), електромагнітна, хімічна,ядерна і т. д. Закон збереження енергії - закон, що керує всіма явищамиприроди, винятків з нього науці невідомо.
Характерно, що, будучицентральним поняттям у фізиці, саме формування поняття енергії є разом зтим історія відкриття закону збереження і перетворення енергії. Так що вструктуру фізичної теорії поняття енергії увійшло лише до середини XIX століття.
Термін "eveptstoc"в якості фізичного поняття зустрічається у Аристотеля. Аристотель був першимантичним філософом, який створив понятійний апарат для визначення того, що єрух. Рух трактується Аристотелем як середній термін, як перехід відможливості до дійсності, від потенції до діяльності. Термін "ВЈ V ВЈ p7 ВЈ icx"Вживається Аристотелем для характеристики діяльності по здійсненнюздатності, тобто перехід від потенції в її реалізацію, діяльність(Наприклад, будівництво). Можна було б зробити висновок про те, що прямого зв'язкуміж "evepyekx" Аристотеля і сучасним змістом цього поняттянемає. Однак істотним є те, що "evepteicc" з'являється уАристотеля саме у зв'язку зі спробою охарактеризувати рух в якості загальноїкатегорії, яка описує всі види, роди руху.
Саме уявлення проперетвореннях різних видів руху, про незнищенності руху міститься ів древній міфології, і у філософії Стародавньої Греції і Сходу. Ідея пронезнищенності і несотворимости руху відродилася в Новий час і сталаприймати більш певні, наукові форми в XVII столітті.
У зв'язку з вивченняммеханічного руху і формування механістичної дослідницькоїпрограми думка про незнищенність і несотворімості руху була спочаткузведена до уявленню про несотворімості і незнищенності саме механічногоруху. Вивчення механічного руху відразу ж привело до дилеми, якийвеличиною "mV" або "mV 2 " слід вимірюватимеханічний рух і яка з цих величин зберігається в процесівзаємодії тіл? Тут m означає масу тіла, а величина V - швидкість тіла.Величина "mV" введена Декартом і названа їм кількістю руху.Величина "mV 2 " введена в Лейбніцем і названа "живийсилою "-" vis viva ", хоча ще раніше в теорії пружного ударуГюйгенсом і Врен було встановлено збереження величини "mV 2 ".
Між послідовникамиДекарта і Лейбніца виникла суперечка про те, якому з понять слід віддатиперевагу при вивченні механічного руху, яка з величин зберігаєтьсяв процесі взаємодії - кількість руху або "жива сила"?Вирішення цієї полеміки послідувало тільки з відкриттям закону збереження приперетворенні механічної енергії в інші форми руху. При дослідженніудару двох тіл було встановлено не тільки збереження "живої сили" ввипадку пружного удару, але і втрата її при непружного ударі. Пріоритет цьоговідкриття належить Валліс.
Треба відзначити, щопоняття "живої сили" докорінно відрізнялося від поняття сили вньютонівської механіці. Ньютонівська сила має своє конкретне місце в системіпонять фізики і розглядається як причина зміни стану руху тіла.Ньютон підкреслював зовнішній по відношенню до матерії характер механічних сил, тоТобто в понятті сили полягала думка про зовнішньому джерелі руху, відділеномувід матерії. Саме таке розуміння призводить до уявлення про різних силах,розглядаються в якості зовнішніх агентів, в якості активного початку,приводить у рух пасивну матерію. Звідси і назва "жива сила",яка зв'язується з поданням про активний початку будь-якого рухомоготіла, на противагу "мертвої силі", активному початку, запасеноїв якомусь спочиваючому тілі.
Поняття сили граєцентральну роль в механіці Ньютона. Сам Ньютон не ставив перед собою завдання простворенні механіки, яка виводилася б з будь-якого принципу збереженнядеякої міри руху. Що стосується "живої сили", то Ньютон звертавувагу на факт незбереження руху у разі непружного удару або тертя.
Таким чином, хоча наукаXVII століття виробила уявлення про енергію у вигляді "живої сили", абільш ніж через 100 років, у 1829 році, Коріоліс розглянув величину, рівнуполовині "живої сили" mV2/2, яка визначає кінетичну енергіюв сучасній структурі наукового знання; поняття енергії, як, втім, іпоняття роботи, були відсутні в механіці Ньютона і аж до XIX століття нефігурували в підручниках фізики.
Термін "енергія"в сенсі динамічної змінної з'явився лише в 1807 році в роботі Юнга "Курслекцій з натуральної філософії ", поняття" робіт "докладнорозвинене в праці Ж.В. Понселе "Введення в індустріальну механіку".
Юнг ввів поняття енергіїдля позначення "живої сили", не виводячи це поняття за рамкимеханістичного опису явищ природи. Сама задача розширення цього поняттяна інші форми руху, завдання категоріального обгрунтування цього поняття івстановлення відмінності його від поняття кількості руху стала можливою лишезавдяки дослідженням переходів немеханічного руху в інші видируху. Зусиллями вчених XVII-XIX століть були відкриті і якісно дослідженізв'язку між:
механ...
