Forfattere:
9. klasse elev "A"
Afanasyeva Irina,
9. klasse elev "A"
Tatarintseva Anastasia
elev af 11. klasse "A",
Tarazanov Artemy;
Videnskabelige vejledere:
lærer i datalogi og IKT,
Abrodin Alexander Vladimirovich
Fysiklærer,
Shamrina Natalya Maksimovna
Mikro-, makro- og mega-verdener. 4
Mikroverden. 5
Makroverden. 6
Megaverden. 8
EGEN FORSKNING. 10
Problemet med interaktion mellem mega-, makro- og mikroverdenen. 10
Store og små. 12
Store og små i andre videnskaber. 14
PRAKTISK DEL. 18
Metasubjekt trænings session"Big and Small" vha interaktiv tavle. 18
Konklusion 20
Referencer 21
Bilag 1. 22
Bilag 2. 23
Bilag 3. 25
Introduktion.
Blaise Pascal
Studieområde.Universet er et evigt mysterium. Folk har længe forsøgt at finde en forklaring på verdens mangfoldighed og særhed. Naturvidenskab, begynder at studere materielle verden, fra de enkleste materielle objekter, gå videre til studiet af de mest komplekse objekter i de dybe strukturer af materien, ud over grænserne for menneskelig perception og uoverensstemmende med genstandene for hverdagserfaring.
Studieobjekt. I midtenXXårhundrede foreslog den amerikanske astronom Harlow Shapley en interessant andel:
Her er mennesket sådan set den geometriske middelværdi mellem stjerner og atomer. Vi besluttede at overveje dette spørgsmål fra et fysisk synspunkt.
Undersøgelsesemne. I videnskaben er der tre niveauer af materiens struktur: mikroverdenen, makroverdenen og megaverdenen. Deres specifikke betydninger og forhold mellem dem sikrer i det væsentlige den strukturelle stabilitet af vores univers.
Derfor har problemet med tilsyneladende abstrakte verdenskonstanter global ideologisk betydning. Dette er relevans vores arbejde.
Formålet med projektet : udforsk mikro-, makro- og megaverdener, find deres funktioner og forbindelser.
Projektets mål blev dannet som følger:
studere og analysere teoretisk materiale;
udforske de love, der styrer store og små objekter i fysik;
spore sammenhængen mellem stort og småt i andre videnskaber;
skrive et program "Stor og lille" til en meta-fagslektion;
Saml en samling fotografier, der viser symmetrien i mikro-, makro- og megaverdenen;
komponere et hæfte "Mikro-, makro- og mega-verdener".
I begyndelsen af undersøgelsen fremlagde vi hypotese at der er symmetri i naturen.
Hovedprojektmetoderbegyndte arbejdet med populærvidenskabelig litteratur, komparativ analyse af den modtagne information, udvælgelse og syntese af information, popularisering af viden om dette emne.
Eksperimentelt udstyr: interaktiv tavle.
Arbejdet består af en introduktion, teoretiske og praktiske dele, en konklusion, en referenceliste og tre bilag. Mængden af projektarbejde er på 20 sider (uden vedhæftede filer).
TEORETISK DEL.
Videnskaben begynder, hvor de begynder at måle.DI. Mendeleev
Mikro-, makro- og mega-verdener.
Før vi startede undersøgelsen, besluttede vi at studere teoretisk materiale for at bestemme funktionerne i mikro-, makro- og megaverdenen. Det er klart, at grænserne for mikro- og makrokosmos er mobile, og der er ikke noget separat mikrokosmos og et separat makrokosmos. Naturligvis er makroobjekter og megaobjekter bygget af mikroobjekter, og mikrofænomener er grundlaget for makro- og megafænomener. I klassisk fysik var der ikke noget objektivt kriterium for at skelne en makro fra et mikroobjekt. Denne forskel blev introduceret i 1897 af den tyske teoretiske fysiker M. Planck: hvis den minimale indvirkning på det for det pågældende objekt kan negligeres, så er disse makroobjekter, hvis dette ikke er muligt, er disse mikroobjekter. Grundlaget for ideer om strukturen af den materielle verden er systemtilgang, ifølge hvilken ethvert objekt i den materielle verden, det være sig et atom, planet, organisme eller galakse, kan betragtes som kompleks uddannelse, som omfatter komponenter organiseret i integritet.Fra et videnskabssynspunkt er et vigtigt princip for at opdele den materielle verden i niveauer strukturen af opdeling i henhold til rumlige karakteristika - dimensioner. Videnskaben har inkluderet opdeling efter størrelse og omfanget af stort og småt. Det observerede område af størrelser og afstande er opdelt i tre dele, hvor hver del repræsenterer en separat verden af objekter og processer. Begreberne mega-, makro- og mikroverden på dette stadie af naturvidenskabens udvikling er relative og bekvemme til at forstå den omgivende verden. Disse begreber vil sandsynligvis ændre sig over tid, fordi de er stadig lidt undersøgt. Det mest bemærkelsesværdige kendetegn ved naturlovene er, at de adlyder matematiske love med høj præcision. Jo dybere vi forstår naturens love, jo mere føler vi, at den fysiske verden på en eller anden måde forsvinder, og vi forbliver ansigt til ansigt med ren matematik, det vil sige, vi har kun at gøre med de matematiske reglers verden.Mikroverden.
Mikroverdenen er molekyler, atomer, elementarpartikler - verden af ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis rumlige dimension er beregnet ud fra 10 8 til 10 16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10 24 Med.
Forskningens historie. I antikken fremsatte den antikke græske filosof Demokritus den atomistiske hypotese om stoffets struktur. Takket være den engelske videnskabsmand J. Daltons værker begyndte atomets fysiske og kemiske egenskaber at blive undersøgt. I det 19. århundrede D. I. Mendeleev byggede systemet kemiske elementer, baseret på deres atomvægt. I fysik kom begrebet atomer som de sidste udelelige strukturelle elementer i stof fra kemien. Den egentlige fysiske forskning af atomet begynder i slutningen af XIXårhundrede, da den franske fysiker A. A. Becquerel opdagede fænomenet radioaktivitet, som bestod i den spontane omdannelse af atomer af nogle grundstoffer til atomer af andre grundstoffer. I 1895 opdagede J. Thomson elektronen. Da elektroner har negativ ladning, og atomet som helhed er elektrisk neutralt, antog man, at der udover elektronen er en positivt ladet partikel. Der var flere modeller af atomets struktur.
Yderligere blev specifikke kvaliteter af mikroobjekter identificeret, udtrykt i tilstedeværelsen af både korpuskulære (partikler) og lys (bølger) egenskaber. Elementærpartikler er de enkleste objekter i mikroverdenen, der interagerer som en enkelt helhed. Hovedkarakteristika elementære partikler: masse, ladning, gennemsnitlig levetid, kvantetal.
Antallet af opdagede elementarpartikler er hastigt stigende. I slutningen af det tyvende århundrede nærmede fysikken sig skabelsen af et harmonisk teoretisk system, der forklarer egenskaberne af elementarpartikler. Principper er blevet foreslået at give teoretisk analyse forskellige partikler, deres gensidige transformationer, opbygger en samlet teori om alle typer interaktioner.
Makroverden.
Makroverdenen er en verden af stabile former og mængder svarende til mennesker, såvel som krystallinske komplekser af molekyler, organismer, samfund af organismer; verden af makroobjekter, hvis dimension er korreleret med skalaer menneskelig erfaring: rumlige mængder er udtrykt i millimeter, centimeter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, år.Forskningens historie. I naturstudiets historie kan der skelnes mellem to stadier: præ-videnskabelige og videnskabelige, der dækker perioden fra antikken til det 16.-17. århundrede. Observerede naturfænomener blev forklaret ud fra spekulative filosofiske principper. Begynder med dannelsen af klassisk mekanik videnskabeligt stadium naturstudier. Dannelsen af videnskabelige syn på materiens struktur går tilbage til det 16. århundrede, hvor G. Galileo lagde grunden til det første fysiske billede af verden i videnskabshistorien – et mekanisk. Han underbyggede ikke blot N. Copernicus' heliocentriske system og opdagede inertiloven, men udviklede en metodik til en ny måde at beskrive naturen på - videnskabelig og teoretisk. I. Newton, der stolede på Galileos værker, udviklede en streng videnskabelig teori om mekanik, som beskriver både himmellegemers bevægelse og jordiske objekters bevægelse ved de samme love. Naturen blev betragtet som et komplekst mekanisk system. Stof blev betragtet som et materielt stof bestående af individuelle partikler. Atomer er stærke, udelelige, uigennemtrængelige, karakteriseret ved tilstedeværelsen af masse og vægt. Væsentlig egenskab Newtonsk verden der var et tredimensionelt rum af euklidisk geometri, som er absolut konstant og altid i ro. Tid blev præsenteret som en størrelse uafhængig af enten rum eller stof. Bevægelse blev betragtet som bevægelse i rummet langs kontinuerlige baner i overensstemmelse med mekanikkens love. Resultatet af dette billede af verden var billedet af universet som en gigantisk og fuldstændig deterministisk mekanisme, hvor begivenheder og processer repræsenterer en kæde af indbyrdes afhængige årsager og virkninger.
Efter den newtonske mekanik, hydrodynamik, elasticitetsteorien, den mekaniske varmeteori, den molekylære kinetiske teori og hele linjen andre, i tråd med hvilke fysikken er nået kæmpe succes. Der var dog to områder – optiske og elektromagnetiske fænomener, som ikke kunne forklares fuldt ud inden for rammerne af et mekanistisk verdensbillede.
Eksperimenter af den engelske naturforsker M. Faraday og teoretiske værker engelsk fysiker J.C. Maxwell ødelagde endelig ideerne fra newtonsk fysik om diskret stof som den eneste stoftype og lagde grundlaget for det elektromagnetiske billede af verden. Fænomenet elektromagnetisme blev opdaget af den danske naturforsker H. K. Ørsted, som først bemærkede magnetisk virkning elektriske strømme. Ved at fortsætte forskning i denne retning opdagede M. Faraday, at en midlertidig ændring i magnetiske felter skaber en elektrisk strøm. M. Faraday kom til den konklusion, at studiet af elektricitet og optik er forbundet og danner et enkelt felt. Hans værker blev udgangspunktet for J. C. Maxwells forskning, hvis fortjeneste ligger i den matematiske udvikling af M. Faradays ideer om magnetisme og elektricitet. Maxwell "oversatte" modellen elledninger Faraday ind i en matematisk formel. Begrebet "kraftfelt" blev oprindeligt udviklet som et matematisk hjælpebegreb. J.C. Maxwell gav det fysisk betydning og begyndte at betragte feltet som en selvstændig fysisk virkelighed.
Efter G. Hertz's eksperimenter blev begrebet et felt endelig etableret i fysikken, ikke som en matematisk hjælpekonstruktion, men som en objektivt eksisterende fysisk virkelighed. Som et resultat af efterfølgende revolutionære opdagelser i fysikken i slutningen af sidste og begyndelsen af dette århundrede, blev den klassiske fysiks ideer om stof og felt som to kvalitativt unikke stoftyper ødelagt.
Megaverden.
Megaworld (planeter, stjerner, galakse) - en verden af enorme kosmiske skalaer og hastigheder, hvori afstanden måles i lysår og levetid rumobjekter- millioner og milliarder af år.
Alle eksisterende galakser er inkluderet i systemet høj orden- Metagalakse. Dimensionerne af Metagalaxy er meget store: radius af den kosmologiske horisont er 15-20 milliarder lysår.
Forskningens historie.Moderne kosmologiske modeller af universet er baseret på generel teori relativitetsteori af A. Einstein, ifølge hvilken metrikken for rum og tid er bestemt af fordelingen af gravitationsmasser i universet. Dets egenskaber som helhed bestemmes af den gennemsnitlige tæthed af stof og andre specifikke fysiske faktorer. Universets eksistens er uendelig, dvs. har ingen begyndelse eller slutning, og rummet er ubegrænset, men begrænset.
I 1929 blev den amerikanske astronom E.P. Hubble opdagede eksistensen af et mærkeligt forhold mellem galaksernes afstand og hastighed: alle galakser bevæger sig væk fra os, og med en hastighed, der stiger i forhold til afstanden - udvider galaksesystemet sig. Universets udvidelse betragtes som et videnskabeligt etableret faktum. Ifølge teoretiske beregninger af J. Lemaître var universets radius i sin oprindelige tilstand 10-12 cm, hvilket i størrelse er tæt på radius af en elektron, og dets tæthed var 1096 g/cm3.
Retrospektive beregninger bestemmer universets alder ved 13-20 milliarder år. Den amerikanske fysiker G.A. Gamow foreslog, at stoffets temperatur var høj og faldt med universets udvidelse. Hans beregninger viste, at universet i sin udvikling går gennem visse stadier, hvor dannelsen af kemiske elementer og strukturer finder sted. I moderne kosmologi er den indledende fase af universets udvikling for klarhedens skyld opdelt i "epoker":
Hadronernes æra. Tunge partikler, der indgår i stærke vekselvirkninger;
Leptonernes æra. Lyspartikler, der indgår i elektromagnetisk interaktion;
Foton æra. Varighed 1 mio flere år. Hovedparten af massen - universets energi - kommer fra fotoner;
Stjerne æra. Kommer 1 mio. år efter universets fødsel. Under stjernernes æra begynder processen med dannelse af protostjerner og protogalakser.
Derefter udspiller sig et grandiost billede af dannelsen af strukturen af Metagalaksen.
I moderne kosmologi, sammen med Big Bang-hypotesen, er den inflationære model af universet, som betragter skabelsen af universet, meget populær. Ideen om skabelse har en meget kompleks begrundelse og er forbundet med kvantekosmologi. Denne model beskriver universets udvikling, startende fra tidspunkt 10 45 s efter starten af udvidelsen. I overensstemmelse med inflationshypotesen går den kosmiske udvikling i det tidlige univers gennem en række stadier.
Forskellen mellem stadierne af universets udvikling i inflationær model og Big Bang-modellen vedrører kun den indledende fase af ordre 10 30 c, yderligere er der grundlæggende forskelle i forståelsen mellem disse modeller. universet når det er mest forskellige niveauer, fra konventionelt elementarpartikler til gigantiske superhobe af galakser, er der en iboende struktur. Moderne struktur Universet er resultatet af kosmisk evolution, hvor galakser blev dannet af protogalakser, stjerner fra protostjerner og planeter fra protoplanetariske skyer.
De første teorier om solsystemets oprindelse blev fremsat af den tyske filosof I. Kant og den franske matematiker P. S. Laplace. Ifølge denne hypotese blev planetsystemet omkring Solen dannet som et resultat af tiltræknings- og frastødningskræfterne mellem partikler af spredt stof (tåge) placeret i rotationsbevægelse omkring Solen.
EGEN FORSKNING.
Problemet med interaktion mellem mega-, makro- og mikroverdenen.
Ønsker at studere et levende objekt,
For at få en klar forståelse af ham,
Videnskabsmanden uddriver først sjælen,
Derefter sønderdeles objektet i dele
Og han ser dem, men det er ærgerligt: deres åndelige forbindelse
I mellemtiden forsvandt hun, fløj væk!
Goethe
Før vi går videre til yderligere overvejelser, bør vi evaluere universets tidsmæssige og rumlige skalaer og på en eller anden måde relatere dem til menneskets sted og rolle i det overordnede billede af verden. Lad os prøve at kombinere skalaerne for nogle velkendte objekter og processer til et enkelt diagram (fig. 1), hvor karakteristiske tider er præsenteret til venstre og karakteristiske størrelser til højre. I nederste venstre hjørne af figuren er den minimale tidsskala, der har en vis fysisk betydning, angivet. Dette tidsinterval er lig med 10 43
s kaldes Planck-tid ("chronon"). Det er meget kortere end varigheden af alle processer, vi kender, inklusive meget korte processer partikelfysik (for eksempel er levetiden for de kortestlevende resonanspartikler omkring 10 23
Med). Diagrammet ovenfor viser varigheden af nogle kendte processer, op til universets alder.
Størrelsen af fysiske genstande i figuren varierer fra 10 15 m (karakteristisk størrelse af elementære partikler) op til 10 27 m (radius af det observerbare univers, omtrent svarende til dets alder ganget med lysets hastighed). Det er interessant at vurdere den position, som vi mennesker indtager på diagrammet. På størrelsesskalaen er vi et sted i midten, idet vi er ekstremt store i forhold til Planck-længden (og mange størrelsesordener større end størrelsen af elementarpartikler), men meget lille på hele universets skala. På den anden side, på processernes tidsskala, ser varigheden af et menneskeliv ret godt ud, og det kan sammenlignes med universets alder! Folk (og især digtere) elsker at brokke sig over den menneskelige eksistens flygtigehed, men vores plads på tidslinjen er ikke patetisk eller ubetydelig. Selvfølgelig skal vi huske, at alt, der er sagt, refererer til den "logaritmiske skala", men brugen af den virker fuldstændig berettiget, når man overvejer sådanne gigantiske værdiområder. Med andre ord er antallet af menneskeliv, der passer ind i universets tidsalder, meget mindre end antallet af Planck-tider (eller endda levetiden for elementarpartikler), der passer ind i en persons levetid. I bund og grund er vi ret stabile strukturer i universet. Hvad angår rumlige skalaer, er vi virkelig et sted i midten af skalaen, som et resultat af hvilket vi ikke får mulighed for i direkte sansninger at opfatte ikke særlig store, ikke meget små objekter af den fysiske verden omkring os.
Protoner og neutroner danner atomkerner. Atomer kombineres for at danne molekyler. Hvis vi bevæger os længere langs skalaen af kropsstørrelser, så er det, der følger, almindelige makrokroppe, planeter og deres systemer, stjerner, galaksehobe og metagalakser, det vil sige, vi kan forestille os overgangen fra mikro-, makro- og mega- både i størrelser og modeller fysiske processer.
Store og små.
Måske disse elektroner -
Verdener med fem kontinenter
Kunst, viden, krige, troner
Og mindet om fyrre århundreder!
Alligevel, måske, hvert atom -
Et univers med hundrede planeter.
Alt, hvad der er her, i et komprimeret volumen, er der
Men også hvad der ikke er her.
Valery Bryusov
Hovedårsagen til, at vi har opdelt fysiske love i "store" og "små" dele er, at generelle mønstre fysiske processer i meget store og meget små skalaer ser ud til at være meget forskellige. Intet ophidser en person så konstant og dybt som hemmeligheden om tid og rum. Formålet og betydningen af viden er at forstå naturens skjulte mekanismer og vores plads i universet.
Den amerikanske astronom Shapley foreslog en interessant andel:
x i dette forhold er en person, der så at sige er den geometriske middelværdi mellem stjerner og atomer.
På begge sider af os er uudtømmelig uendelighed. Vi kan ikke forstå stjernernes udvikling uden at studere atomkernen. Vi kan ikke forstå elementarpartiklernes rolle i universet uden viden om stjernernes udvikling. Vi står ligesom ved krydset mellem veje, der går til det uendelige. På den ene vej står tiden i forhold til universets alder, på den anden måles den i forsvindende små intervaller. Men ingen steder står det mål med menneskelivets omfang. Mennesket stræber efter at forklare universet i alle dets detaljer, inden for grænserne af det kendte, i teknikker og måder, gennem observation, erfaring og matematiske beregninger. Vi har brug for begreber og forskningsmetoder, ved hjælp af hvilke videnskabelige fakta kan etableres. Og at etablere videnskabelige fakta I fysik introduceres en objektiv kvantitativ karakteristik af egenskaberne ved kroppe og naturlige processer, uafhængig af menneskelige subjektive fornemmelser. Indførelsen af sådanne begreber er en skabelsesproces særligt sprog– fysikvidenskabens sprog. Grundlaget for fysikkens sprog er begreber kaldet fysiske størrelser. Og enhver fysisk størrelse skal måles, for uden målinger af fysiske størrelser er der ingen fysik.
Og så lad os prøve at finde ud af, hvad en fysisk størrelse er.Fysisk mængde– en fysisk egenskab ved en materiel genstand, fysisk fænomen, proces, der kan karakteriseres kvantitativt.Fysisk mængdeværdi- nummer, vektor, der karakteriserer dette fysisk mængde, der angiver den måleenhed, baseret på hvilken disse tal eller vektor blev defineret. Størrelsen af en fysisk mængde er de tal, der optræder i værdien af en fysisk mængde. At måle en fysisk størrelse betyder at sammenligne den med en anden størrelse, konventionelt accepteret som en måleenhed. russisk ord"kvantitet" har en lidt anden betydning end det engelske ord "kvantitet". I Ozhegov's Dictionary (1990) fortolkes ordet "størrelse" som "størrelse, volumen, længde af et objekt." Ifølge internetordbogen er ordet "magnitude" oversat til engelsk sprog i fysik er der 11 ord, hvoraf 4 ord er bedst egnede i betydningen: kvantitet ( fysiske fænomen, ejendom), værdi (værdi), mængde (mængde), størrelse (størrelse, volumen).
Lad os se nærmere på disse definitioner. Lad os for eksempel tage en egenskab som længde. Det bruges faktisk til at karakterisere mange genstande. I mekanik er dette længden af stien, i elektricitet, længden af lederen, i hydraulik, længden af røret, i varmeteknik, tykkelsen af radiatorvæggen osv. Men længdeværdien for hvert af de anførte objekter er forskellig. Bilens længde er flere meter, længden af skinnesporet er mange kilometer, og tykkelsen af radiatorvæggen er lettere at estimere i millimeter. Så denne egenskab er virkelig individuel for hvert objekt, selvom karakteren af længden i alle de anførte eksempler er den samme.
Store og små i andre videnskaber.
Se evigheden på et øjeblik,
En enorm verden i et sandkorn,
I en enkelt håndfuld - uendeligt
Og himlen er i bægeret af en blomst.
W. Blake
Litteratur.
Små og store bruges i kvalitativ værdi: lille eller en stor stigning, lille eller stor familie, pårørende. Det lille er normalt i modsætning til det store (princippet om antitese). Litteratur: lille genre (novelle, novelle, eventyr, fabel, essay, skitse)
Der er mange ordsprog og ordsprog, der bruger kontrasten eller sammenligningen af lille med stor. Lad os huske nogle af dem:
Ved små resultater til høje omkostninger:
Fra en stor sky, men en lille dråbe.
Skyd gråspurve fra kanoner.
Dette er som et skud (en nål) på en elefant.
En dråbe i havet.
Nål i en høstak.
En flue i salven vil ødelægge tønden med honning.
Du kan ikke knuse en mus med et stød.
En lille fejl fører til en stor katastrofe.
En lille lækage kan ødelægge et stort skib.
Fra en lille gnist antændes en stor ild.
Moskva brændte ned fra et penny stearinlys.
TILÆble mejsler en sten (skærper).
Biologi.
"Mennesket rummer alt, hvad der er i himlen og på jorden, højere væsener og lavere væsener."
Kabbalah
Under menneskehedens eksistens er mange modeller af universets struktur blevet foreslået. Der er forskellige hypoteser, og hver af dem har både sine tilhængere og modstandere. I moderne verden der er ingen enkelt, almindeligt accepteret og forståelig model af universet. I den antikke verden var der, i modsætning til vores, en enkelt model af den omgivende verden. Universet syntes for vores forfædre i form af en enorm menneskekrop. Lad os prøve at forstå den logik, som vores "primitive" forfædre holdt sig til:
Kroppen består af organer
Organer er lavet af celler
Celler - fra organeller
Organeller - lavet af molekyler
Molekyler - lavet af atomer
Atomer er opbygget af elementarpartikler. (Fig. 2).
Der er selvfølgelig forskelle - de kan ikke andet end at eksistere. Disse objekter er i helt andre forhold. Forskere kæmper for at skabe en samlet teori, men de kan ikke forbinde makroen og mikroverdenen til en enkelt helhed.
Det kan antages, at hvis solsystemet er et atom, så er vores galakse et molekyle. Sammenlign figur 5 og 6. Prøv bare ikke at finde fuldstændige ligheder mellem disse objekter. Der er ikke engang to i verden identiske snefnug. Hvert atom, molekyle, organel, celle, organ og person har sine egne individuelle karakteristika. Alle processer, der forekommer på niveau med molekyler af organiske stoffer i vores krop, ligner processer, der forekommer på niveau med galakser. Den eneste forskel er i størrelsen af disse objekter og i tidsskalaen. På galakseniveau foregår alle processer meget langsommere.
Den næste "detalje" i denne "konstruktion" bør være Organoid. Hvad er organeller? Disse er formationer af forskellig struktur, størrelse og funktioner placeret inde i cellen. De består af flere tiere eller hundreder af forskellige molekyler. Hvis organoidet i vores celle ligner organoidet i makrokosmos, så bør vi lede efter klynger af forskellige galakser i kosmos. Sådanne hobe findes, og astronomer kalder dem grupper eller familier af galakser. Vores galakse, Mælkevejen, er en del af den lokale familie af galakser, som omfatter to undergrupper:
1. Undergruppe Mælkevejen(til højre)
2. Undergruppe af Andromedatågen (venstre) (fig. 8).
Du bør ikke være opmærksom på nogle uoverensstemmelser i det rumlige arrangement af ribosommolekyler (fig. 8) og galakser i Lokal gruppe(Fig. 9). Molekyler, ligesom galakser, bevæger sig konstant inden for et bestemt volumen. Ribosomet er en organel uden skal (membran), så vi ser ikke en "tæt" væg af galakser i det ydre rum, der omgiver os. Vi ser dog ikke skallerne af de kosmiske celler.
De processer, der forekommer i vores organeller, ligner de processer, der forekommer i grupper og familier af galakser. Men i rummet sker de meget langsommere end hos os. Hvad der i rummet opfattes som et sekund, varer for os næsten ti af vores år!
Det næste søgeobjekt var den kosmiske celle. I vores krop er der mange celler i forskellige størrelser, strukturer og funktioner. Men næsten alle har de noget til fælles i deres organisation. De består af en kerne, cytoplasma, organeller og en membran. Lignende formationer findes i rummet.
Der er rigtig mange galaksehobe, der ligner vores, såvel som andre i form og størrelse. Men de er alle grupperet omkring en endnu større klynge af galakser centreret om stjernebilledet Jomfruen. Det er her, kernen af den kosmiske celle er placeret. Astronomer kalder sådanne associationer af galakser for superhobe. I dag er mere end halvtreds sådanne superhobe af galakser, som er sådanne celler, blevet opdaget. De er placeret omkring vores superklynge af galakser - jævnt i alle retninger.
Moderne teleskoper er endnu ikke trængt ud over disse nabosuperhobe af galakser. Men ved at bruge loven om analogi, som er meget brugt i oldtiden, kan det antages, at alle disse superhobe af galakser (celler) udgør en slags organ, og helheden af organer udgør selve kroppen.
Det er grunden til, at mange videnskabsmænd fremsætter hypoteser om, at universet ikke kun er en lighed med den menneskelige krop, men at hver person er en lighed af hele universet.
PRAKTISK DEL.
Ungdoms videnskabelige og tekniske kreativitet -
Vejen til et videnbaseret samfund.
Skoleelever forstår fysisk erfaring
Det er kun godt, når han gør det selv.
Men han forstår det endnu bedre, hvis han gør det selv
enhed til eksperiment.
P.L.Kapitsa
Meta-fag træningssession "Big and Small" ved hjælp af en interaktiv tavle.
Fortæl mig, og jeg vil glemme.Vis mig, og jeg vil huske.
Lad mig handle på egen hånd, og jeg vil lære.
Kinesisk folkevisdom
Ofte forklares lav præstation af uopmærksomhed, hvilket er årsagen til den studerendes uinteresse. Ved brug afinteraktiv tavle,lærere har mulighed for at tiltrække og med succes bruge klassens opmærksomhed. Når tekst eller et billede dukker op på tavlen, stimuleres flere typer hukommelse samtidig hos eleven. Vi kan organisere så effektivt som muligt fast arbejde studerende i elektronisk form. Dette sparer tid betydeligt, stimulerer udviklingen af tænkning og kreativ aktivitet, inddrager alle elever i klassen i arbejdet.
Programgrænsefladen er meget enkel, så det vil ikke være svært at forstå det.
Programmet består af to dele: hjælpemateriale og en samling af opgaver til studerende.
I programafsnittet
"understøttende materialer"
du kan finde værditabeller; skalaer, der kan hjælpe børn med at forstå emnet "eksponent"; fotografier og diagrammer af fysiske kroppe, der er ens i form, men meget forskellige i størrelse.
Isamling af opgaverDu kan teste elevernes viden om emnet "Stor og lille." Der er 3 typer opgaver her: oprettelse af en tabel (flytning af rækker til celler); spørgsmål relateret til massen af kroppe (i hvilken position skal vægten vil blive installeret), bestilling af mængder. Programmet kan selv kontrollere, om opgaver er udført korrekt, og vise en tilsvarende besked på skærmen.
Konklusion
Hvordan verden ændrer sig! Og hvor er jeg selv ved at ændre mig!Jeg hedder kun ét navn.
Faktisk er det, de kalder mig -
Jeg er ikke alene. Vi er mange. Jeg er i live...
Link til link og form til form...
N. Zabolotsky
Resultater opnået under arbejdet, viste, at dominansen af symmetri i naturen først og fremmest forklares af tyngdekraften, der virker i hele universet. Tyngdekraftens virkning eller mangel på samme forklarer det faktum, at både kosmiske legemer, der flyder i universet, og mikroorganismer suspenderet i vand har den højeste Form symmetri - sfærisk (for enhver rotation i forhold til midten falder figuren sammen med sig selv). Alle organismer, der vokser i en tilknyttet tilstand eller lever på havbunden, dvs. organismer, for hvilke tyngdekraftens retning er afgørende, har en symmetriakse (sættet af alle mulige rotationer omkring midten indsnævrer sig til mængden af alle rotationer omkring lodret akse). Desuden, da denne kraft opererer overalt i universet, kan de formodede rumvæsener ikke være udbredte monstre, da de nogle gange portrætteres, men nødvendigvis skal være symmetriske.
Den praktiske del af vores arbejde var programmet "Big and Small" for en meta-fag undervisningslektion ved hjælp af en interaktiv tavle. Ved hjælp af en interaktiv tavle kan vi organisere elevens løbende arbejde elektronisk så effektivt som muligt. Dette sparer betydeligt tid, stimulerer udviklingen af mental og kreativ aktivitet og involverer alle elever i klassen i deres arbejde.
Værket indeholder tre ansøgninger : 1) Et program til en meta-fag undervisningslektion i fysik ved hjælp af en interaktiv tavle; 2) Hæfte "Træningstimer i fysik "Stor og lille"; 3) Hæfte med unikke fotografier "Mikro-, makro- og mega-verdener".
Bibliografi
Vashchekin N.P., Los V.A., Ursul A.D. "Koncepter moderne naturvidenskab", M.: MGUK, 2000.
Gorelov A.A. "Concepts of modern natural science", M.: Higher Education, 2006.
Kozlov F.V. Håndbog om strålingssikkerhed - M.: Energoatom - forlag, 1991.
Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995.
Ponnamperuma S. "The Origin of Life", M., Mir, 1999.
Sivintsev Yu.V. Stråling og menneske. - M.: Viden, 1987.
Khotuntsev Yu.M. Økologi og miljøsikkerhed. - M.: ASADEMA, 2002.
Gorelov A.A. Begreber af moderne naturvidenskab. – M.: Center, 1998.
Gorbatjov V.V. Begreber om moderne naturvidenskab: Lærebog. godtgørelse for universitetsstuderende. – M., 2005. – 672 s.
Karpenkov S.Kh. Begreber om moderne naturvidenskab - M.: 1997.
Kvasova I.I. Tutorial kursus "Introduktion til filosofi". M., 1990.
Lavrienko V.N. Begreber for moderne naturvidenskab - M.: UNITI.
L. Sh i f f, lør. " Seneste numre Gravity", M., 1961.
Ya. B. Zeldovich, Vopr. cosmogony, bind IX, M., 1963.
B. Pontecorvo, Ya. Smorodinsky, JETP, 41, 239, 1961.
B. Pontecorvo, Vopr. cosmogony, bind IX, M., 1963.
W. Pauli, lør. "Niels Bohr og fysikkens udvikling", M., 1958.
R. Jost. Lør. " Teoretisk fysik 20. århundrede", M., 1962.
R. Marshak, E. Sudershan, Introduktion til elementarpartiklernes fysik, M. 1962
E. Gorshunova,A. Tarazanov, I. Afanasyeva"Stor rumrejse", 2011
Bilag 1.
Arbejdsark til en meta-fagslektion om emnet "Stor og lille"
ved hjælp af en interaktiv tavle
Det er ikke stjerneverdenens enorme omfang, der forårsager beundring,
og manden, der målte det.
Blaise Pascal
Fysisk mængde - ________________________________________________
_________________________________________________________________________
Mål en fysisk mængde - ________________________________________________
__________________________________________________________________________
Bilag 2.
|
m |
afstand |
|
10 27 |
universets grænser |
|
10 24 |
nærmeste Galaxy |
|
10 18 |
nærmeste stjerne |
|
10 13 |
afstand Jord - Sol |
|
10 9 |
afstand Jorden - Månen |
|
1 |
mands højde |
|
10 -3 |
et gran salt |
|
10 -10 |
hydrogenatomets radius |
|
10 -15 |
radius atomkerne |
Intervallet af tidsintervaller i universet
|
Med |
tid |
|
10 18 |
universets alder |
|
10 12 |
de egyptiske pyramiders tid |
|
10 9 |
gennemsnitlig menneskelig levetid |
|
10 7 |
et år |
|
10 3 |
lys kommer fra solen til jorden |
|
1 |
interval mellem to hjerteslag |
|
10 -6 |
periode med oscillation af radiobølger |
|
10 -15 |
atomær vibrationsperiode |
|
10 -24 |
lys rejser en afstand svarende til størrelsen af atomkernen |
Rækkevidde af masser i universet
|
kg |
vægt |
|
10 50 |
Univers |
|
10 30 |
Sol |
|
10 25 |
jorden |
|
10 7 |
havskib |
|
10 2 |
Human |
|
10 -13 |
en dråbe olie |
|
10 -23 |
uran atom |
|
10 -26 |
proton |
|
10 -30 |
elektron |
Ris. 1. Karakteristisk tid og dimensioner af nogle objekter og processer i universet.
Bilag 3.
. Human. . Organer. . Celler. . . . Organoider. Molekyler. . Atom. . . Atompartikler
Fig 2. Menneskekroppens opbygning
Som de siger, "find forskellene." Pointen er ikke engang i den ydre lighed mellem disse objekter, selvom det er indlysende. Tidligere sammenlignede vi elektroner med planeter, men vi burde have sammenlignet dem med kometer.
Fig 7. Universets opbygning.
 |
 |
|
Ris. 12 Nervevæv |
Ris. 13 Tidligt solsystem |
 |
 |
|
Ris. 14 billeder af universet fra et teleskop Hubble |
Ris. 15 stadier af protozocelleudvikling |
 |
 |
 |
|
Ris. 16 Skematisk fremstilling af en celle |
Ris. 17 Jordens struktur |
Fig.18 Jorden |
Bilag 4.
Meta-fag lektion i fysik
Fysik og kemi uge
Fysik og kemi uge
Meta-fagslektion i fysik, 8B
Meta-fag lektion i fysik
FOTO RAPPORT
FOTO RAPPORT
NTTM ZAO 2012
All-russisk videnskabsfestival 2011
Stå "Mikro-, makro- og megaverdener"
"Store rumrejse"
Stå "Great Space Journey"
Vores hæfter.
Makrokosmos er en del af den virkelige objektivitet i den verden, hvor en person eksisterer. Se dig omkring, makroverdenen er alt, hvad du ser, og alt, hvad der omgiver dig. I vores del af den objektive virkelighed er der både objekter og hele systemer. De omfatter også levende, ikke-levende og kunstige genstande.
Der er en anden, meget interessant, definition af makrokosmos.
Makrokosmos er den verden, der eksisterede før fremkomsten af videnskaben om kvantefysik. I makroverdenen blev objekter og objekter studeret ved hjælp af gamle fysikmetoder, som ikke gav et fuldstændigt billede af et bestemt objekt. materielt makrokosmologisk univers
For eksempel blev en støvle betragtet som en genstand lavet af læder og syet med tråd. Forskere vidste ikke, at huden er lavet af molekyler, som igen er lavet af atomer, som igen er lavet af mange partikler. En sådan støvle er et objekt fra makrokosmos. Denne definition bruges dog kun af fysikere.
Objekter i makroverdenen - makroobjekter - danner komplekse systemer, hvis funktion afhænger af de mange elementer, der er inkluderet i dem. For eksempel virker loven om bevarelse af energi ikke i kvantefysikken. Generelt er makrokosmos' fysik helheden af disse fysiske love, ifølge hvilke visse fænomener opstår, skabes maskiner og mekanismer.
Men makroverdenen kan ikke eksistere uden for megaverdenen og mikroverdenen. Menneskeheden lever på planeten Jorden, som er en af planeterne i solsystemet, der hører til det uendeligt store rum.
Molekyler anses for at være partikler, der forbinder stoffets mikro- og makroniveauer. De, der består af atomer, er konstrueret på samme måde, men volumen optaget her elektron orbitaler, noget større, og de molekylære orbitaler er orienteret i rummet. Som et resultat har hvert molekyle en bestemt form. For komplekse molekyler, især organiske, er formen afgørende. Molekylers sammensætning og rumlige struktur bestemmer et stofs egenskaber. Vi vil overveje typer af bindinger af ioner, strukturen af stoffer og molekyler, kemiske systemer og kemiske reaktioner senere, når vi studerer emnet "Kemiske systemer og processer".
Under visse forhold kan atomer og molekyler af samme type samle sig i enorme aggregater - makroskopiske legemer (stof). Stof er en type stof; hvad alting består af verdenen. Stoffer består af bittesmå partikler - atomer, molekyler, ioner, elementarpartikler, der har masse og er i konstant bevægelse og interaktion. Eksisterer kæmpe variation stoffer med forskellig sammensætning og egenskaber. Stoffer er opdelt i simple, komplekse, rene, uorganiske og organiske. Stoffers egenskaber kan forklares og forudsiges ud fra deres sammensætning og struktur.
Et simpelt stof består af partikler (atomer eller molekyler) dannet af atomer af et kemisk grundstof. For eksempel er 0 2 (ilt), 0 3 (ozon), S (svovl), Ne (neon) simple stoffer.
Et komplekst stof består af partikler dannet af atomer af forskellige kemiske grundstoffer. For eksempel, H 2 S0 4 ( svovlsyre); FeS (jernsulfid); CH 4 (methan) - komplekse stoffer.
Et rent stof er et stof, der består af identiske partikler (molekyler, atomer, ioner), som har bestemte specifikke egenskaber. For at rense stoffer fra urenheder, de bruger forskellige metoder: omkrystallisation, destillation, filtrering.
Uorganiske stoffer er kemiske forbindelser dannet af alle kemiske grundstoffer (undtagen kulstofforbindelser, som er klassificeret som organiske stoffer). Uorganiske stoffer dannes på Jorden og i rummet under påvirkning af naturlige fysisk-kemiske faktorer. Omkring 300 tusind uorganiske forbindelser er kendt. De danner næsten hele jordens lithosfære, hydrosfære og atmosfære. De kan indeholde atomer af alle kemiske grundstoffer, der i øjeblikket er kendt, herunder forskellige kombinationer og kvantitative sammenhænge. Derudover produceres en enorm mængde uorganiske stoffer kunstigt i videnskabelige laboratorier og kemiske anlæg. Alle uorganiske stoffer er opdelt i grupper med lignende egenskaber(klasser af uorganiske forbindelser).
Organiske stoffer er forbindelser af kulstof med nogle andre elementer: brint, oxygen, nitrogen, svovl. Af kulstofforbindelserne er kuloxider ikke klassificeret som organiske. kulsyre og dets salte, som er uorganiske forbindelser. Disse forbindelser fik navnet "organisk" på grund af det faktum, at de første repræsentanter for denne gruppe af stoffer blev isoleret fra organismers væv. I lang tid man mente, at sådanne forbindelser ikke kunne syntetiseres i et reagensglas uden for en levende organisme. Dog i første halvdel af 1800-tallet. Forskere formåede at opnå kunstige stoffer, der tidligere kun blev udvundet af væv fra dyr og planter eller deres affaldsprodukter: urinstof, fedt og sukkerholdige stoffer. Dette tjente som bevis på muligheden for kunstigt at producere organiske stoffer og begyndelsen på nye videnskaber - organisk kemi og biokemi. Organiske stoffer har en række egenskaber, der adskiller dem fra uorganiske stoffer: de er ustabile over for høje temperaturer; reaktioner, der involverer dem, forløber langsomt og kræver særlige forhold. TIL organiske forbindelser forholde sig nukleinsyrer, proteiner, kulhydrater, lipider, hormoner, vitaminer og mange andre stoffer, der spiller en stor rolle i konstruktionen og funktionen af plante- og dyreorganismer. Mad, brændstof, meget medicin, tøj – alt dette består af organiske stoffer.
om mikrokosmos, mikrokosmos, om atomer
Mikroverden- disse er molekyler, atomer, elementarpartikler - verden af ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis rumlige mangfoldighed er beregnet fra 10-8 til 10-16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10-24 s.
Makroverden- en verden af stabile former og størrelser svarende til mennesker, såvel som krystallinske komplekser af molekyler, organismer, samfund af organismer; makroobjekternes verden, hvis dimension er sammenlignelig med omfanget af menneskelig erfaring: rumlige mængder udtrykkes i millimeter, centimeter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, år.
Megaverden- det er planeter, stjernekomplekser, galakser, metagalakser - en verden af enorme kosmiske skalaer og hastigheder, hvor afstanden måles i lysår, og rumobjekters levetid måles i millioner og milliarder af år.
MIKROKOSM (fra mikro... og kosmos)- mennesket som en lighed, refleksion, spejl, symbol på universet - makrokosmos. Læren om mikrokosmos var udbredt i oldgræsk filosofi (Platon, den peripatetiske skole, stoicisme), renæssancens filosofi (Nicholas af Cusa, G. Bruno, T. Campanella, Paracelsus), den er iboende i den panteistiske lære fra I. V. Goethe og den tyske romantik. I G.W. Leibniz' filosofi - monade.
MONAD(fra græsk monas - slægt monados - enhed, enkelt) - et begreb, der betyder i div filosofiske lære grundlæggende elementer i væren: tal i pythagorisme; enhed i neoplatonismen; den eneste begyndelse på at være i G. Brunos panteisme; et mentalt aktivt stof i G. W. Leibniz' monadologi, der opfatter og afspejler en anden monade og hele verden ("Monaden er universets spejl").
MACROCOSM(OS) (fra makro... og rum)- Univers, univers, verden som helhed, i modsætning til mikrokosmos (os) (mennesket).
Mikrokirurgi(fra mikro... og græsk érgon - arbejde), mikrodissektion (fra latin dissectio - dissektion) - et sæt metodiske teknikker og tekniske midler, der tillader operationer under et mikroskop på meget små objekter - mikroorganismer, protozoer, celler fra flercellede organismer eller intracellulære strukturer (kerner, kromosomer osv.). Mikrokirurgi omfatter også mikroisolering, mikroinjektioner, mikrovivisektion og mikrokirurgiske indgreb (for eksempel øjeæblekirurgi). Flot udvikling Mikrokirurgi blev udviklet i det 20. århundrede. i forbindelse med forbedring af mikromanipulatorer og specielle mikroværktøjer - nåle, mikroelektroder mv.
Genstanden placeres i et kammer fyldt med saltvand, vaseline, blodserum eller andet medium. Ved hjælp af mikrokirurgi det er muligt at isolere individuelle celler , herunder mikrobielle, skære dem i stykker, fjerne og transplantere kerner og nukleoler, ødelægge individuelle sektioner og organeller af cellen, indføre mikroelektroder i cellen og kemiske stoffer, udvinding af organeller fra det. Mikrokirurgi giver mulighed for at studere de fysiske og kemiske egenskaber af en celle, dens fysiologisk tilstand, reaktivitetsgrænser. Mikrokirurgi får særlig betydning i forbindelse med muligheden for at transplantere somatiske cellers kerner til ægceller og omvendt. Således overførte J. Gurdon (1963) kernen fra amfibietarmens epitelcelle til ægcellen af samme art. Under mikrokirurgi er cellens struktur og vitale aktivitet kraftigt forstyrret, så streng kontrol af fysiologien af de udførte operationer er nødvendig.
Mikro..., mikro... (fra græsk mikrós - lille, lille):
1) komponent komplekse ord, der angiver (i modsætning til makro...) den lille størrelse eller lille størrelse af noget (f.eks. mikroklima, mikrolit, mikroorganismer).
2) Et præfiks til dannelse af navne på submultiple enheder, der i størrelse er lig med en milliontedel af de oprindelige enheder. Betegnelser: russisk mk, international m. Eksempel: 1 µsek (mikrosekund) = 10-6 sek.
TEMA-41 . Definer begreberne: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Er de beslægtede? Definer begreberne: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Er de beslægtede? Megaverdenen er planeter, stjernekomplekser, galakser, megagalakser - en verden af enorme kosmiske skalaer og hastigheder, hvor afstanden måles i lysår, og rumobjekters levetid - i millioner og milliarder af år.
Makroverdenen er en verden af stabile former og mængder svarende til mennesker, såvel som krystallinske komplekser af molekyler, organismer, samfund af organismer; makroobjekternes verden, hvis dimension er sammenlignelig med omfanget af menneskelig erfaring: rumlige størrelser udtrykkes i millimeter, centimeter og kilometer og tid – i sekunder, minutter, timer, år.
Mikroverdenen er molekyler, atomer, elementarpartikler - verden af ekstremt små, direkte uobserverbare mikroobjekter, hvis rumlige dimension spænder fra 10-8 til 10-16 cm, og deres levetid - fra uendelig til 10 - 24 s.
Nanoverdenen er en del af den virkelige, velkendte verden, kun denne del er så lille i størrelse, at den ikke kan ses ved hjælp af en alm. menneskesyn absolut umuligt.
De er tæt beslægtede.
^ 2. Definer vakuum.
Vakuum(fra lat. vakuum- void) - et medium, der indeholder gas ved tryk, der er væsentligt lavere end atmosfærisk. Vakuum er karakteriseret ved forholdet mellem den frie vej af gasmolekyler λ og den karakteristiske størrelse af processen d. Vakuum er også en tilstand af gas, som gennemsnitlig længde rækkevidden af dens molekyler er sammenlignelig med dimensionerne af karret eller større end disse dimensioner.
3. Hvad er nanoverdenen? Hvad er nanoteknologi? Hvordan adskiller nanoverdenen sig fra nanoteknologi?
Nanoteknologi er et tværfagligt område inden for grundlæggende og anvendt videnskab og teknologi, der beskæftiger sig med helheden af teoretisk begrundelse, praktiske metoder til forskning, analyse og syntese, samt metoder til fremstilling og anvendelse af produkter med en given atomstruktur gennem kontrolleret manipulation af individuelle atomer og molekyler.
Nanoverdenen er en del af den virkelige, velkendte verden, kun denne del er så lille i størrelse, at det er fuldstændig umuligt at se den ved hjælp af almindeligt menneskesyn.
Nanoteknologi refererer specifikt til mikrokosmos, selvom nanometer er 10 til -9. potens af en meter. Og nanoverdenen er en mikro-mikroverden. Strukturen af nanoverdenen er strukturen af Faraday-Maxwell radioetheren. Dens grundstoffer har en størrelse på 10 til 35 grader af en meter, det vil sige 25 størrelsesordener mindre end et brintatom.
4. Hvor bruges vakuum?
4 . Eksperimentelle undersøgelser fordampning og kondensering, overfladefænomener, nogle termiske processer, lave temperaturer, nukleare og termonukleare reaktioner udføres i vakuuminstallationer. Hovedinstrumentet i moderne kernefysik - den ladede partikelaccelerator - er utænkeligt uden et vakuum. Vakuumsystemer bruges i kemi til at studere egenskaberne ved rene stoffer, studere sammensætningen og adskillelsen af komponenter i blandinger, hastigheder af kemiske reaktioner. Den tekniske anvendelse af vakuum udvides kontinuerligt, men fra slutningen af forrige århundrede til i dag forbliver dens vigtigste anvendelse elektronisk teknologi. I elektriske vakuumenheder er vakuum strukturelt element Og forudsætning deres funktion gennem hele deres levetid. Lavt og medium vakuum bruges i belysningsarmaturer og gasudledningsenheder. Højvakuum - i modtageforstærker og generatorrør. Mest høje krav krav til vakuum anvendes ved produktion af katodestrålerør og mikrobølgeanordninger. En halvlederenhed kræver ikke et vakuum for at fungere, men vakuumteknologi er meget udbredt i dens fremstillingsproces. Vakuumteknologi er især udbredt i produktionen af mikrokredsløb, hvor processerne med aflejring af tynde film, ionætsning og elektronlitografi sikrer produktionen af grundstoffer elektroniske kredsløb submikronstørrelser I metallurgi befrier smeltning og omsmeltning af metaller i et vakuum dem fra opløste gasser, på grund af hvilke de opnår høj mekanisk styrke, duktilitet og sejhed. Smeltning i et vakuum producerer kulfrie typer jern til elektriske motorer, stærkt elektrisk ledende kobber, magnesium, calcium, tantal, platin, titanium, zirconium, beryllium, sjældne metaller og deres legeringer. Støvsugning er meget udbredt til fremstilling af højkvalitetsstål. Vakuumsintring af pulvere ildfaste metaller, såsom wolfram og molybdæn, er en af de vigtigste teknologiske processer pulvermetallurgi. Ultrarene stoffer, halvledere og dielektriske stoffer fremstilles i vakuumkrystallisationsenheder. Legeringer med ethvert forhold mellem komponenter kan opnås ved vakuummolekylære epitaksimetoder. Kunstige krystaller Diamant, rubin og safir fremstilles i vakuumenheder. Vakuumdiffusionssvejsning gør det muligt at opnå permanent hermetisk lukkede samlinger af materialer med vidt varierende smeltetemperaturer. På denne måde sammenføjes keramik til metal, stål til aluminium osv. Højkvalitets sammenføjning af materialer med homogene egenskaber sikres ved elektronstrålesvejsning i vakuum. Inden for maskinteknik bruges vakuum til at studere processerne for afbinding af materialer og tør friktion, til at påføre hærdende belægninger på skærende værktøjer og slidstærke belægninger på maskindele, til at opsamle og transportere dele i automatiske maskiner og automatiske linjer. bruger vakuumtørringsanordninger til fremstilling af syntetiske fibre, polyamider, aminoplaster, polyethylen, organiske opløsningsmidler. Vakuumfiltre bruges til fremstilling af papirmasse, papir og smøreolier. Kanvendes i produktionen af farvestoffer og gødning I den elektriske industri er vakuumimprægnering som den mest økonomiske metode i vid udstrækning brugt i produktionen af transformere, elmotorer, kondensatorer og kabler. Levetiden og pålideligheden af at skifte elektriske enheder, når de arbejder i vakuum, er øget.Den optiske industri, i produktionen af optiske og husholdningsspejle, er skiftet fra kemisk forsølvning til vakuumaluminisering. Coated optik, beskyttelseslag og interferensfiltre opnås ved at sputtere tynde lag i et vakuum.I fødevareindustrien til langtidsopbevaring og konservering madvarer brug vakuum frysetørring. Vakuumpakning af letfordærvelige produkter forlænger holdbarheden af frugt og grøntsager. Vakuumfordampning bruges i sukkerproduktion, afsaltning havvand, saltfremstilling. Vakuummalkemaskiner er meget udbredt i landbruget. I hverdagen er en støvsuger blevet vores uundværlige assistent.I transporten bruges vakuum til at levere brændstof til karburatorer og vakuumforstærkere af bilbremsesystemer. Efterligning ydre rum under forholdene i jordens atmosfære er det nødvendigt at teste kunstige satellitter og raketter Inden for medicin bruges vakuum til at bevare hormoner, medicinske serum, vitaminer, når man får antibiotika, anatomiske og bakteriologiske præparater
^ 5. Definer og forklar begrebet: TEKNOLOGI.
Teknologi- et sæt organisatoriske foranstaltninger, operationer og teknikker rettet mod fremstilling, vedligeholdelse, reparation og/eller drift af et produkt med nominel kvalitet og optimale omkostninger. I dette tilfælde: - skal udtrykket produkt forstås som ethvert slutprodukt af arbejdskraft ( materiel, intellektuel, moralsk, politisk osv.); - udtrykket nominel kvalitet skal forstås som forudsigelig eller forudbestemt kvalitet, f.eks. kommissorium og godkendt af det tekniske forslag - udtrykket optimale omkostninger skal forstås som de mindst mulige omkostninger, der ikke medfører forringelse af arbejdsforhold, sanitære og miljømæssige standarder, tekniske og brandsikkerhedsstandarder, overdreven slitage af arbejdsværktøjer, som såvel som finansielle, økonomiske, politiske og andre risici.
6. Definer fysisk vakuum.
I kvantefysik forstås det fysiske vakuum som den laveste (jord)energitilstand af et kvantiseret felt, som har nul momentum, vinkelmomentum og andre. kvantetal. Desuden svarer en sådan tilstand ikke nødvendigvis til tomhed: Feltet i den laveste tilstand kan for eksempel være feltet af kvasipartikler i et fast stof eller endda i kernen af et atom, hvor tætheden er ekstremt høj. Et fysisk vakuum kaldes også et rum, der er fuldstændig blottet for stof, fyldt med et felt i denne tilstand. Denne betingelse er ikke absolut tomhed . Kvantefeltteori oplyser, at iht usikkerhedsprincippet, V fysisk vakuum konstant bliver født og forsvinder virtuelle partikler: såkaldte nul udsving felter. I nogle specifikke feltteorier kan vakuumet have ikke-trivielle topologiske egenskaber. I teorien kan der eksistere flere forskellige vakuum, forskellige i energitæthed eller andet fysiske parametre(afhængig af de anvendte hypoteser og teorier). Vakuumdegeneration kl spontant brud af symmetrien fører til eksistensen af et kontinuerligt spektrum af vakuumtilstande, der adskiller sig fra hinanden i antal Goldstone bosoner. Lokale energiminima ved forskellige værdier af ethvert felt, der adskiller sig i energi fra det globale minimum, kaldes falsk vakuum; sådanne tilstande er metastabile og har en tendens til at henfalde med frigivelsen af energi, flytte ind i et sandt vakuum eller ind i en af de underliggende falske støvsugere Nogle af disse feltteoretiske forudsigelser er allerede blevet bekræftet med succes ved eksperiment. Altså Casimir-effekten Og Lammeskifte atomare niveauer forklares ved nulpunktsvibrationer elektromagnetisk felt i et fysisk vakuum. Moderne fysiske teorier er baseret på nogle andre ideer om vakuum. For eksempel er eksistensen af flere vakuumtilstande (det falske vakuum nævnt ovenfor) et af hovedfundamenterne inflationsteori Stort brag.
7. Fulleren, buckyball eller buckyball er en molekylær forbindelse, der tilhører klassen af allotrope former for kulstof (andre er diamant, carbyne og grafit) og er en konveks lukket polyeder sammensat af lige tal trikoordinerede kulstofatomer.
Fullerite (engelsk fullerite) er en molekylær krystal, i hvis gitterknuder der er fulleren-molekyler.
Fullerite krystaller C60
Grovkrystallinsk C60 fulleritpulver i et scanningselektronmikroskop
På normale forhold(300 K) fullerenmolekyler danner et ansigtscentreret kubisk (fcc) krystalgitter. Perioden for et sådant gitter er a = 1,417 nm, den gennemsnitlige diameter af et C60 fulleren molekyle er 0,708 nm, afstanden mellem nabo C60 molekyler er 1,002 nm [kilde ikke specificeret 258 dage] Densiteten af fullerit er 3,7 g/cm , hvilket er væsentligt mindre tæthed grafit (2,3 g/cm3) og desuden diamant (3,5 g/cm3). Dette skyldes det faktum, at fulleren-molekylerne placeret ved fulleritgitterstederne er hule.
Det er logisk at antage, at et stof bestående af så fantastiske molekyler vil have usædvanlige egenskaber. En fulderitkrystal har en densitet på 1,7 g/cm3, hvilket er væsentligt mindre end tætheden af grafit (2,3 g/cm3) og endnu mere diamant (3,5 g/cm3). Ja, det er forståeligt - trods alt er fulleren-molekyler hule.
Fullerit er ikke meget kemisk reaktivt. C60-molekylet forbliver stabilt i en inert argonatmosfære op til temperaturer i størrelsesordenen 1200 K. Men i nærvær af oxygen observeres betydelig oxidation allerede ved 500 K med dannelse af CO og CO2. Processen, som varer flere timer, fører til ødelæggelsen af fcc-gitteret af fullerit og dannelsen af en uordnet struktur, hvori der er 12 oxygenatomer pr. initialt C60-molekyle. I dette tilfælde mister fullerener fuldstændig deres form. Ved stuetemperatur forekommer oxidation kun, når den bestråles med fotoner med en energi på 0,5 - 5 eV. Husker den fotonenergi synligt lys er i intervallet 1,5 - 4 eV, kommer vi til konklusionen: ren fullerit skal opbevares i mørke.
Praktisk interesse for fullerener ligger på forskellige områder. Fra synspunkt elektroniske egenskaber, kan fullerener og deres derivater i den kondenserede fase betragtes som n-type halvledere (med et båndgab i størrelsesordenen 1,5 eV i tilfælde af C60). De absorberer UV-stråling godt og synligt område. Samtidig bestemmer det sfæriske konjugerede system af fullerener deres høje elektrontilbagetrækningsevner (elektronaffiniteten af C60 er 2,7 eV; i mange højere fullerener overstiger den 3 eV og kan være endnu højere i nogle derivater). Alt dette bestemmer interessen for fullerener ud fra deres anvendelse i fotovoltaik; syntesen af donor-acceptorsystemer baseret på fullerener til brug i solceller (eksempler med en virkningsgrad på 5,5% er kendt), fotosensorer og andre molekylære elektroniske enheder udføres aktivt. Også bredt undersøgt, især, er de biomedicinske anvendelser af fullerener som antimikrobielle og antivirale midler, midler til fotodynamisk terapi osv.
8. Vakuum (fra latin vakuum - tomhed) er et rum fri for stof. I teknik og anvendt fysik forstås vakuum som et medium, der indeholder gas ved tryk, der er væsentligt lavere end atmosfærisk. I praksis kaldes meget forkælet gas teknisk vakuum. I makroskopiske volumener er et ideelt vakuum uopnåeligt i praksis, da alle materialer ved en endelig temperatur har en tæthed, der ikke er nul mættede dampe. Derudover tillader mange materialer (inklusive tykt metal, glas og andre karvægge) gasser at passere igennem. I mikroskopiske volumener er det dog i princippet muligt at opnå et ideelt vakuum.
9. Diamant. Diamant (fra arabisk ألماس, 'almās, som går gennem arabisk fra oldgræsk ἀδάμας - "uopslidelig") er et mineral, en kubisk allotropisk form for kulstof. Under normale forhold er det metastabilt dvs. kan eksistere i det uendelige. I et vakuum eller i en inert gas ved forhøjede temperaturer bliver det gradvist til grafit.
Diamantgitteret er meget stærkt: carbonatomerne er placeret i det ved knuderne af to kubiske gitter med centrerede flader, meget tæt indsat i hinanden.
Grafit har samme sammensætning som kulstof, men dens krystalgitterstruktur er ikke den samme som diamant. I grafit er carbonatomer arrangeret i lag, inden for hvilke bindingen af carbonatomer ligner en bikage. Disse lag er forbundet med hinanden meget mere løst end carbonatomerne i hvert lag. Derfor eksfolierer grafit nemt til flager, og du kan skrive med det. Det bruges til fremstilling af blyanter og også som et tørt smøremiddel velegnet til maskindele, der arbejder ved høje temperaturer.
Det er almindelig kendt, at det hårdeste materiale i verden er diamant. Indtil nu var dette sandt, men nu hævder forskere, at der er et stof i naturen, der er hårdere end diamant. Det sjældne mineral dannes under vulkanudbrud.
En sjælden forbindelse kaldet lonsdaleite, ligesom diamant, består af kulstofatomer, mens den er 58% hårdere mineral end diamant.
Et materiale kaldet bornitratwurtzit var 18% hårdere end almindelig diamant, og lonsdaleite eller sekskantet diamant var 58% hårdere.
Det sjældne mineral lonsdaleite dannes, når en meteorit indeholdende grafit falder til jorden, og bornitratwurtzit fødes under vulkanudbrud.
Hvis forskernes antagelser bekræftes, kan dette vise sig at være det mest nyttige materiale af de tre, da bornitrid-wurtzit forbliver mere holdbart ved høje temperaturer. Materialet kan bruges i skære- og boreværktøjer ved høje temperaturer.
Det er paradoksalt, men sandt: wurtzit bornitrid skylder sin hårdhed til atombindingernes fleksibilitet. Når der påføres tryk på materialets struktur, omarrangeres nogle atombindinger med 90 % for at lette trykket på materialet.
Absolut ny type diamanter blev opnået takket være opdagelsen af betingelserne for dannelsen af meteoritdiamanter
tre hovedstrukturniveauer af stof i henhold til repræsentationsskalaen.
På et vist trin i udviklingen af livet på Jorden opstod intelligens, takket være hvilket det sociale strukturelle niveau af stof optrådte. På dette niveau skelnes følgende: individ, familie, kollektiv, social gruppe, klasse og nation, stat, civilisation, menneskeheden som helhed.
Ifølge et andet kriterium - repræsentationsskalaen - er der i naturvidenskaben tre hovedstrukturniveauer af stof:
- mikrokosmos- verden af ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis rumlige dimension er beregnet fra 10-8 til 10-16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10-24 sekunder;
- makrokosmos- makroobjekternes verden står mål med mennesket og dets erfaring. Rumlige mængder af makroobjekter er udtrykt i millimeter, centimeter og kilometer (10-6-107 cm) og tid - i sekunder, minutter, timer, år, århundreder;
- megaverden- en verden med enorme kosmiske skalaer og hastigheder, hvor afstande måles i astronomiske enheder, lysår og parsecs (op til 1028 cm), og rumobjekters levetid er millioner og milliarder af år
Strukturelle niveauer i mikroverdenen.
1. Vakuum. (felter med minimal energi.)
2. Elementære partikler.
Elementarpartikler er de grundlæggende "byggesten", der udgør både stof og feltet. Desuden er alle elementarpartikler heterogene: nogle af dem er sammensatte (proton, neutron), mens andre er ikke-sammensatte (elektron, neutrino, foton). Partikler, der ikke er sammensatte, kaldes fundamentale.
3. Atomer. Atom er en partikel af stof mikroskopisk størrelse og masse, den mindste del af et kemisk grundstof, der er bæreren af dets egenskaber.
Et atom består af en atomkerne og elektroner. Hvis antallet af protoner i kernen falder sammen med antallet af elektroner, så viser atomet sig som helhed at være elektrisk neutralt.
4. Molekyler. Molekyle - en elektrisk neutral partikel dannet af to eller flere atomer forbundet med kovalente bindinger, den mindste partikel af et kemisk stof
5. Mikrolegemer.
Nye opdagelser har tilladt:
1) at afsløre eksistensen i objektiv virkelighed af ikke kun makro-, men også mikroverden;
2) bekræfte ideen om sandhedens relativitet, som kun er et skridt på vejen til viden om naturens grundlæggende egenskaber;
3) bevise, at stof ikke består af et "udeleligt primært element" (atom), men af en uendelig række af fænomener, typer og former for stof og deres indbyrdes forhold.
strukturelle niveauer af organisering af stof i megaverdenen og karakteriserer dem.
Kort beskrivelse af megaverdenen
Hoved strukturelle elementer megaverdenen er 1) kosmiske legemer, 2) planeter og planetsystemer; 3) Stjernehobe 4) Galakser. Kvasarer, galaktiske kerner 5) Grupper af galakser 6) Superhobe af galakser 7) Metagalakse 8) Universet.
En stjerne er den vigtigste strukturelle enhed i megaverdenen. Det her kraftfulde kilder energi, naturlige termonukleare reaktorer, hvori der sker kemisk udvikling. Opdelt i almindelige (Sol) og kompakte (sorte huller)
En planet er en omvandrende stjerne, alle kredser de om Solen og om deres akse med forskellige intervaller (f.eks. planeter i solsystemet). Dværgplaneter: Pluto, Charon, Ceres, Seine, Sedna.
STJERNEKLYNSER er gravitationsbundne grupper af stjerner af samme alder og fælles oprindelse. Skelne mellem kuglehobe og åbne hobe
Galakse (gammelgræsk Γαλαξίας - mælkeagtig, mælkeagtig) - et kæmpe, gravitationsbundet system af stjerner og stjernehobe, interstellar gas og støv, og mørkt stof. Ifølge deres form er de opdelt i runde, spiralformede og uregelmæssige asymmetriske former.
Quasar (eng. quasar) er en kraftig og fjern aktiv galaktisk kerne. Kvasarer er blandt de lyseste objekter i universet - deres strålingsstyrke er nogle gange titusinder eller hundredvis af gange større end den samlede kraft af alle stjernerne i galakser som vores.
Galaksehobe er gravitationsbundne systemer af galakser og er blandt de største strukturer i universet. Størrelsen af galaksehobe kan nå 108 lysår.
En megagalakse er en del af universet, der er tilgængelig for observation (både ved hjælp af teleskoper og med det blotte øje).
Makroverdenen er en verden af makroobjekter, hvis dimension korrelerer med omfanget af menneskelig erfaring. Rumlige mængder er udtrykt i millimeter, centimeter, meter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, dage og år. Makrokosmos har flere niveauer af organisation (fysiske, kemiske, biologiske og sociale).
Som tidligere nævnt har makrokosmos en ret kompleks organisation. Dets mindste grundstof er atomet, og dets største system er planeten Jorden. Det omfatter både ikke-levende systemer og levende systemer på forskellige niveauer. Hvert niveau af organisering af makroverdenen indeholder både mikrostrukturer og makrostrukturer. For eksempel ser molekyler ud til at tilhøre mikrokosmos, da de ikke er direkte observeret af os. Men på den ene side mest stor struktur mikroverden - atom. Og vi har nu mulighed for at se selv en del af et brintatom ved hjælp af den nyeste generation af mikroskoper. På den anden side er der enorme molekyler, som er ekstremt komplekse i deres struktur, for eksempel kan kernens DNA være næsten en centimeter langt. Denne værdi er allerede ret sammenlignelig med vores erfaring, og hvis molekylet var tykkere, ville vi se det med det blotte øje.
Alle stoffer, uanset om de er faste eller flydende, er opbygget af molekyler. Molekyler dannes og krystalgitre, og malme, og sten og andre genstande, dvs. hvad vi kan mærke, se osv. Men på trods af så enorme formationer som bjerge og oceaner, er disse alle molekyler forbundet med hinanden. Molekyler - nyt niveau organisationer består de alle af atomer, som i disse systemer anses for udelelige, dvs. elementer i systemet.
Både det fysiske organiseringsniveau af makrokosmos og kemisk niveau beskæftige sig med molekyler og forskellige forhold stoffer. Det kemiske niveau er dog meget mere komplekst. Det er ikke reduceret til det fysiske, som overvejer strukturen af stoffer, deres fysiske egenskaber, bevægelse (alt dette blev studeret inden for rammerne af klassisk fysik), i det mindste med hensyn til kompleksiteten af kemiske processer og reaktivitet stoffer.
På det biologiske plan for organisering af makrokosmos kan vi ud over molekyler normalt ikke se celler uden et mikroskop. Men der er celler, der når enorme størrelser, for eksempel er blæksprutteneuronernes axoner en meter lange eller endnu mere. Samtidig har alle celler visse lignende funktioner: De består af membraner, mikrotubuli, mange har kerner og organeller. Alle membraner og organeller består til gengæld af gigantiske molekyler (proteiner, lipider osv.), og disse molekyler består af atomer. Derfor er både gigantiske informationsmolekyler (DNA, RNA, enzymer) og celler mikroniveauer biologisk niveau organisering af stof, herunder så store formationer som biocenoser og biosfæren.
På socialt niveau Organisationen af makrokosmos (samfundet) skelner også mellem forskellige organisationsniveauer. Således er personlighed individuel socialitet; familie, arbejdsteam - interindividuel socialitet. Både individuel socialitet og interindividuel socialitet er mikroniveauer i samfundet. Samfundet og staten selv er overindividuel socialitet – makroniveauet.
Afslør forholdet mellem mikro-, makro- og megaverdenen.
Grænserne for mikro- og makrokosmos er mobile, og der er ikke noget separat mikrokosmos og et separat makrokosmos. Naturligvis er makro-objekter og mega-objekter bygget af mikro-objekter, og makro- og mega-fænomener er baseret på mikro-fænomener. Dette ses tydeligt i eksemplet med universets konstruktion ud fra interagerende elementarpartikler inden for rammerne af kosmisk mikrofysik. Videnskaben viser en tæt forbindelse mellem makro- og mikroverdenen og opdager især muligheden for tilsynekomsten af makroskopiske objekter i kollisionen af højenergimikropartikler