Forfattere:
9. klasse elev "A"
Afanasyeva Irina,
9. klasse elev "A"
Tatarintseva Anastasia
elev av 11. klasse "A",
Tarazanov Artemy;
Vitenskapelige veiledere:
lærer i informatikk og IKT,
Abrodin Alexander Vladimirovich
Fysikklærer,
Shamrina Natalya Maksimovna
Mikro-, makro- og mega-verdener. 4
Mikroverden. 5
Makroverden. 6
Megaverden. 8
EGEN FORSKNING. 10
Problemet med interaksjon mellom mega-, makro- og mikroverdene. 10
Store og små. 12
Stort og smått i andre vitenskaper. 14
PRAKTISK DEL. 18
Metasubjekt treningsøkt"Stor og liten" ved hjelp av interaktiv tavle. 18
Konklusjon 20
Referanser 21
Vedlegg 1. 22
Vedlegg 2. 23
Vedlegg 3. 25
Introduksjon.
Blaise Pascal
Studieretning.Universet er et evig mysterium. Folk har lenge prøvd å finne en forklaring på verdens mangfold og rarthet. Naturvitenskap, begynner å studere materiell verden, fra de enkleste materielle objektene, gå videre til studiet av de mest komplekse objektene i de dype strukturene i materien, utenfor grensene for menneskelig oppfatning og uforenlig med objektene for hverdagserfaring.
Studieobjekt. I midtenXXårhundre foreslo den amerikanske astronomen Harlow Shapley en interessant andel:
Her er mennesket så å si det geometriske middelet mellom stjerner og atomer. Vi bestemte oss for å vurdere dette problemet fra et fysikksynspunkt.
Studieemne. I vitenskapen er det tre nivåer av materiens struktur: mikroverdenen, makroverdenen og megaverdenen. Deres spesifikke betydninger og forhold mellom dem sikrer i hovedsak den strukturelle stabiliteten til universet vårt.
Derfor har problemet med tilsynelatende abstrakte verdenskonstanter global ideologisk betydning. Dette er relevans vårt arbeid.
Målet med prosjektet : Utforsk mikro-, makro- og megaverdener, finn deres funksjoner og forbindelser.
Prosjektmål ble dannet som følger:
studere og analysere teoretisk materiale;
utforske lovene som styrer store og små objekter i fysikk;
spore sammenhengen mellom stort og smått i andre vitenskaper;
skrive et program "Stor og liten" for en meta-fag leksjon;
samle en samling fotografier som viser symmetrien til mikro-, makro- og megaverdenene;
komponer et hefte "Mikro-, makro- og megaverdener".
I begynnelsen av studiet la vi frem hypotese at det er symmetri i naturen.
Hovedprosjektmetoderbegynte arbeidet med populærvitenskapelig litteratur, komparativ analyse av informasjonen mottatt, utvalg og syntese av informasjon, popularisering av kunnskap om dette emnet.
Eksperimentelt utstyr: interaktiv tavle.
Arbeidet består av en introduksjon, teoretiske og praktiske deler, en konklusjon, en referanseliste og tre vedlegg. Prosjektarbeidet er på 20 sider (uten vedlegg).
TEORETISK DEL.
Vitenskapen begynner der de begynner å måle.DI. Mendeleev
Mikro-, makro- og mega-verdener.
Før vi startet studien bestemte vi oss for å studere teoretisk materiale for å bestemme egenskapene til mikro-, makro- og megaverdenene. Det er klart at grensene for mikro- og makrokosmos er mobile, og det er ikke noe separat mikrokosmos og et separat makrokosmos. Naturligvis bygges makroobjekter og megaobjekter av mikroobjekter og mikrofenomener er grunnlaget for makro- og megafenomener. I klassisk fysikk var det ikke noe objektivt kriterium for å skille en makro fra et mikroobjekt. Denne forskjellen ble introdusert i 1897 av den tyske teoretiske fysikeren M. Planck: hvis for det aktuelle objektet kan den minimale påvirkningen på det neglisjeres, så er dette makroobjekter, hvis dette ikke er mulig, er dette mikroobjekter. Grunnlaget for ideer om strukturen til den materielle verden er systemtilnærming, ifølge hvilken ethvert objekt i den materielle verden, det være seg et atom, planet, organisme eller galakse, kan betraktes som kompleks utdanning, som inkluderer komponenter organisert i integritet.Fra vitenskapens synspunkt er et viktig prinsipp for å dele den materielle verden inn i nivåer strukturen for inndeling i henhold til romlige egenskaper - dimensjoner. Vitenskapen har inkludert inndeling etter størrelse og omfanget av stort og smått. Det observerte området av størrelser og avstander er delt inn i tre deler, der hver del representerer en egen verden av objekter og prosesser. Begrepene mega-, makro- og mikroverden på dette stadiet av utviklingen av naturvitenskap er relative og praktiske for å forstå omverdenen. Disse konseptene vil sannsynligvis endre seg over tid, fordi de er fortsatt lite studert. Den mest bemerkelsesverdige egenskapen til naturlovene er at de adlyder matematiske lover med høy presisjon. Jo dypere vi forstår naturlovene, desto mer føler vi at den fysiske verden på en eller annen måte forsvinner, og vi forblir ansikt til ansikt med ren matematikk, det vil si at vi kun har å gjøre med matematiske reglers verden.Mikroverden.
Mikroverdenen er molekyler, atomer, elementærpartikler - verden av ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis romlige dimensjon er beregnet fra 10 8 til 10 16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10 24 Med.
Forskningshistorie. I antikken fremsatte den antikke greske filosofen Democritus den atomistiske hypotesen om materiens struktur. Takket være arbeidene til den engelske forskeren J. Dalton begynte de fysiske og kjemiske egenskapene til atomet å bli studert. På 1800-tallet D. I. Mendeleev bygde systemet kjemiske elementer, basert på deres atomvekt. I fysikk kom begrepet atomer som de siste udelelige strukturelle elementene i materie fra kjemien. Den faktiske fysiske forskningen av atomet begynner i sent XIXårhundre, da den franske fysikeren A. A. Becquerel oppdaget fenomenet radioaktivitet, som besto i spontan transformasjon av atomer av noen elementer til atomer av andre elementer. I 1895 oppdaget J. Thomson elektronet. Siden elektroner har negativ ladning, og atomet som helhet er elektrisk nøytralt, ble det antatt at det i tillegg til elektronet finnes en positivt ladet partikkel. Det var flere modeller av strukturen til atomet.
Videre ble spesifikke kvaliteter til mikroobjekter identifisert, uttrykt i nærvær av både korpuskulære (partikler) og lys (bølger) egenskaper. Elementærpartikler er de enkleste objektene i mikroverdenen, som samhandler som en enkelt helhet. Hovedtrekk elementære partikler: masse, ladning, gjennomsnittlig levetid, kvantetall.
Antallet oppdagede elementærpartikler øker raskt. Ved slutten av det tjuende århundre nærmet fysikken seg å skape et harmonisk teoretisk system som forklarer egenskapene til elementærpartikler. Prinsipper er foreslått å gi teoretisk analyse rekke partikler, deres gjensidige transformasjoner, bygger en enhetlig teori om alle typer interaksjoner.
Makroverden.
Makroverdenen er en verden av stabile former og mengder i samsvar med mennesker, så vel som krystallinske komplekser av molekyler, organismer, organismesamfunn; verden av makroobjekter, hvis dimensjon er korrelert med skalaer menneskelig erfaring: romlige mengder er uttrykt i millimeter, centimeter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, år.Forskningshistorie. I historien til studiet av naturen kan to stadier skilles: pre-vitenskapelig og vitenskapelig, som dekker perioden fra antikken til 1500- og 1600-tallet. Observerte naturfenomener ble forklart ut fra spekulative filosofiske prinsipper. Begynner med dannelsen av klassisk mekanikk vitenskapelig stadium naturstudier. Dannelsen av vitenskapelige syn på materiens struktur går tilbake til 1500-tallet, da G. Galileo la grunnlaget for det første fysiske bildet av verden i vitenskapens historie – et mekanisk. Han underbygget ikke bare det heliosentriske systemet til N. Copernicus og oppdaget treghetsloven, men utviklet en metodikk for en ny måte å beskrive naturen på – vitenskapelig og teoretisk. I. Newton, basert på verkene til Galileo, utviklet en streng vitenskapelig teori om mekanikk, som beskriver både bevegelsen av himmellegemer og bevegelsen av jordiske objekter etter de samme lovene. Naturen ble sett på som et komplekst mekanisk system. Materie ble betraktet som en materiell substans bestående av individuelle partikler. Atomer er sterke, udelelige, ugjennomtrengelige, preget av tilstedeværelsen av masse og vekt. Essensiell egenskap Newtonsk verden det var et tredimensjonalt rom med euklidisk geometri, som er absolutt konstant og alltid i ro. Tid ble presentert som en størrelse uavhengig av enten rom eller materie. Bevegelse ble betraktet som bevegelse i rommet langs kontinuerlige baner i samsvar med mekanikkens lover. Resultatet av dette verdensbildet var bildet av universet som en gigantisk og fullstendig deterministisk mekanisme, der hendelser og prosesser representerer en kjede av gjensidig avhengige årsaker og virkninger.
Etter newtonsk mekanikk, hydrodynamikk, elastisitetsteorien, den mekaniske varmeteorien, den molekylære kinetiske teorien og hele linjen andre, i tråd med som fysikken har nådd stor suksess. Det var imidlertid to områder – optiske og elektromagnetiske fenomener som ikke fullt ut kunne forklares innenfor rammen av et mekanistisk verdensbilde.
Eksperimenter av den engelske naturforskeren M. Faraday og teoretiske arbeider engelsk fysiker J.C. Maxwell ødela til slutt ideene til newtonsk fysikk om diskret materie som den eneste typen materie og la grunnlaget for det elektromagnetiske bildet av verden. Fenomenet elektromagnetisme ble oppdaget av den danske naturforskeren H. K. Oersted, som først la merke til magnetisk virkning elektriske strømmer. Ved å fortsette forskningen i denne retningen oppdaget M. Faraday at en midlertidig endring i magnetiske felt skaper en elektrisk strøm. M. Faraday kom til den konklusjon at studiet av elektrisitet og optikk er sammenkoblet og danner et enkelt felt. Arbeidene hans ble utgangspunktet for forskningen til J. C. Maxwell, hvis fortjeneste ligger i den matematiske utviklingen av M. Faradays ideer om magnetisme og elektrisitet. Maxwell "oversatte" modellen strømledninger Faraday inn i en matematisk formel. Konseptet "kraftfelt" ble opprinnelig utviklet som et matematisk hjelpebegrep. J.C. Maxwell ga det fysisk mening og begynte å betrakte feltet som en uavhengig fysisk virkelighet.
Etter eksperimentene til G. Hertz ble konseptet om et felt endelig etablert i fysikken, ikke som en matematisk hjelpekonstruksjon, men som en objektivt eksisterende fysisk virkelighet. Som et resultat av påfølgende revolusjonerende oppdagelser innen fysikk på slutten av siste og begynnelsen av dette århundre, ble ideene til klassisk fysikk om materie og felt som to kvalitativt unike materietyper ødelagt.
Megaverden.
Megaworld (planeter, stjerner, galakse) - en verden med enorme kosmiske skalaer og hastigheter, hvor avstanden måles i lysår og levetid romobjekter- millioner og milliarder av år.
Alle eksisterende galakser er inkludert i systemet til høy orden- Metagalakse. Dimensjonene til Metagalaxy er veldig store: radiusen til den kosmologiske horisonten er 15-20 milliarder lysår.
Forskningshistorie.Moderne kosmologiske modeller av universet er basert på generell teori relativiteten til A. Einstein, ifølge hvilken metrikken for rom og tid bestemmes av fordelingen av gravitasjonsmasser i universet. Dens egenskaper som helhet bestemmes av den gjennomsnittlige tettheten av materie og andre spesifikke fysiske faktorer. Universets eksistens er uendelig, dvs. har ingen begynnelse eller slutt, og rommet er ubegrenset, men begrenset.
I 1929 ble den amerikanske astronomen E.P. Hubble oppdaget eksistensen av et merkelig forhold mellom avstanden og hastigheten til galakser: alle galakser beveger seg bort fra oss, og med en hastighet som øker proporsjonalt med avstanden - utvider galaksesystemet seg. Utvidelsen av universet regnes som et vitenskapelig etablert faktum. I følge teoretiske beregninger av J. Lemaître var universets radius i sin opprinnelige tilstand 10-12 cm, som i størrelse er nær radiusen til et elektron, og dens tetthet var 1096 g/cm3.
Retrospektive beregninger bestemmer universets alder ved 13-20 milliarder år. Den amerikanske fysikeren G.A. Gamow antydet at temperaturen på stoffet var høy og falt med utvidelsen av universet. Hans beregninger viste at universet i sin utvikling går gjennom visse stadier, der dannelsen av kjemiske elementer og strukturer skjer. I moderne kosmologi, for klarhet, er den innledende fasen av universets utvikling delt inn i "epoker":
Hadronenes tid. Tunge partikler som inngår i sterke interaksjoner;
Leptonenes tid. Lyspartikler som inngår i elektromagnetisk interaksjon;
Foton æra. Varighet 1 million år. Hoveddelen av massen - universets energi - kommer fra fotoner;
Stjernetiden. Kommer inn 1 million. år etter universets fødsel. I løpet av stjernetiden begynner prosessen med dannelse av protostjerner og protogalakser.
Så utspiller det seg et grandiost bilde av dannelsen av strukturen til Metagalaxy.
I moderne kosmologi, sammen med Big Bang-hypotesen, er inflasjonsmodellen til universet, som vurderer universets skapelse, veldig populær. Ideen om skapelsen har en veldig kompleks begrunnelse og er assosiert med kvantekosmologi. Denne modellen beskriver utviklingen av universet, fra tidspunkt 10 45 s etter starten av utvidelsen. I samsvar med inflasjonshypotesen går kosmisk evolusjon i det tidlige universet gjennom en rekke stadier.
Forskjellen mellom stadiene i universets utvikling i inflasjonsmodell og Big Bang-modellen gjelder bare den innledende fasen av ordre 10 30 c, videre er det grunnleggende forskjeller i forståelse mellom disse modellene. universet på sitt meste ulike nivåer, fra konvensjonelle elementære partikler til gigantiske superklynger av galakser, er det iboende struktur. Moderne struktur Universet er et resultat av kosmisk evolusjon, der galakser ble dannet fra protogalakser, stjerner fra protostjerner og planeter fra protoplanetære skyer.
De første teoriene om solsystemets opprinnelse ble fremsatt av den tyske filosofen I. Kant og den franske matematikeren P.S. Laplace. I følge denne hypotesen ble planetsystemet rundt sola dannet som et resultat av tiltreknings- og frastøtningskreftene mellom partikler av spredt materie (tåke) lokalisert i rotasjonsbevegelse rundt solen.
EGEN FORSKNING.
Problemet med interaksjon mellom mega-, makro- og mikroverdene.
Ønsker å studere et levende objekt,
For å få en klar forståelse av ham,
Forskeren driver først ut sjelen,
Deretter deles gjenstanden i deler
Og han ser dem, men det er synd: deres åndelige forbindelse
I mellomtiden forsvant hun, fløy bort!
Goethe
Før vi går videre til videre vurdering, bør vi vurdere de tidsmessige og romlige skalaene til universet og på en eller annen måte relatere dem til menneskets plass og rolle i det overordnede bildet av verden. La oss prøve å kombinere skalaene til noen kjente objekter og prosesser til et enkelt diagram (fig. 1), der karakteristiske tider presenteres til venstre og karakteristiske størrelser til høyre. I nedre venstre hjørne av figuren er minimum tidsskala som har en viss fysisk betydning angitt. Dette tidsintervallet er lik 10 43
s kalles Planck-tid ("chronon"). Det er mye kortere enn varigheten av alle prosesser kjent for oss, inkludert svært korte prosesser partikkelfysikk (for eksempel er levetiden til de korteste resonanspartiklene omtrent 10 23
Med). Diagrammet ovenfor viser varigheten av noen kjente prosesser, opp til universets alder.
Størrelsen på fysiske objekter i figuren varierer fra 10 15 m (karakteristisk størrelse på elementærpartikler) opptil 10 27 m (radiusen til det observerbare universet, omtrent tilsvarende dets alder multiplisert med lysets hastighet). Det er interessant å vurdere posisjonen vi mennesker inntar på diagrammet. På størrelsesskalaen er vi et sted i midten, og er ekstremt store i forhold til Planck-lengden (og mange størrelsesordener større enn størrelsen på elementærpartikler), men veldig liten på skalaen til hele universet. På den annen side, på tidsskalaen til prosesser, ser varigheten av et menneskeliv ganske bra ut, og det kan sammenlignes med universets alder! Folk (og spesielt poeter) elsker å klage over det flyktige i menneskets eksistens, men vår plass på tidslinjen er ikke patetisk eller ubetydelig. Selvfølgelig bør vi huske at alt som er sagt refererer til den "logaritmiske skalaen", men bruken av den virker helt berettiget når man vurderer slike gigantiske verdiområder. Med andre ord, antallet menneskeliv som passer inn i universets alder er mye mindre enn antallet Planck-tider (eller til og med levetiden til elementærpartikler) som passer inn i en persons levetid. I hovedsak er vi ganske stabile strukturer i universet. Når det gjelder romlige skalaer, er vi virkelig et sted i midten av skalaen, som et resultat av at vi ikke får muligheten til å oppfatte i direkte sensasjoner ikke veldig store, ikke veldig små objekter av den fysiske verden rundt oss.
Protoner og nøytroner danner atomkjerner. Atomer kombineres for å danne molekyler. Hvis vi beveger oss videre langs skalaen av kroppsstørrelser, så er det som følger vanlige makrokropper, planeter og deres systemer, stjerner, klynger av galakser og metagalakser, det vil si at vi kan forestille oss overgangen fra mikro-, makro- og mega- både i størrelser og modeller fysiske prosesser.
Store og små.
Kanskje disse elektronene -
Verdener med fem kontinenter
Kunst, kunnskap, kriger, troner
Og minnet om førti århundrer!
Likevel, kanskje, hvert atom -
Et univers med hundre planeter.
Alt som er her, i et komprimert volum, er der
Men også det som ikke er her.
Valery Bryusov
Hovedgrunnen til at vi har delt fysiske lover inn i "store" og "små" deler er det generelle mønstre fysiske prosesser på svært store og svært små skalaer ser ut til å være svært forskjellige. Ingenting begeistrer en person så konstant og dypt som hemmelighetene til tid og rom. Hensikten og meningen med kunnskap er å forstå naturens skjulte mekanismer og vår plass i universet.
Den amerikanske astronomen Shapley foreslo en interessant andel:
x i denne andelen er en person som så å si er det geometriske gjennomsnittet mellom stjerner og atomer.
På begge sider av oss er en uuttømmelig uendelighet. Vi kan ikke forstå utviklingen av stjerner uten å studere atomkjernen. Vi kan ikke forstå hvilken rolle elementærpartikler har i universet uten kunnskap om stjernenes utvikling. Vi står liksom i veikrysset som går til det uendelige. På den ene veien er tiden i forhold til universets alder, på den andre måles den i forsvinnende små intervaller. Men ingen steder står det i forhold til omfanget av menneskeliv. Mennesket streber etter å forklare universet i alle dets detaljer, innenfor grensene for det kjente, i teknikker og måter, gjennom observasjon, erfaring og matematiske beregninger. Vi trenger begreper og forskningsmetoder ved hjelp av hvilke vitenskapelige fakta kan etableres. Og å etablere vitenskapelige fakta I fysikk introduseres en objektiv kvantitativ karakteristikk av egenskapene til kropper og naturlige prosesser, uavhengig av menneskelige subjektive sensasjoner. Innføringen av slike konsepter er en prosess for å skape spesielt språk– språket i fysikkvitenskapen. Grunnlaget for fysikkens språk er begreper kalt fysiske størrelser. Og enhver fysisk mengde må måles, siden uten målinger av fysiske mengder er det ingen fysikk.
Og så, la oss prøve å finne ut hva en fysisk mengde er.Fysisk mengde– en fysisk egenskap ved en materiell gjenstand, fysisk fenomen, prosess som kan karakteriseres kvantitativt.Fysisk mengdeverdi- tall, vektor som karakteriserer dette fysisk mengde, som indikerer måleenheten basert på hvilke disse tallene eller vektoren ble definert. Størrelsen på en fysisk mengde er tallene som vises i verdien av en fysisk mengde. Å måle en fysisk mengde betyr å sammenligne den med en annen mengde, konvensjonelt akseptert som en måleenhet. Russisk ord"quantity" har en litt annen betydning enn det engelske ordet "quantity". I Ozhegovs ordbok (1990) tolkes ordet "størrelse" som "størrelse, volum, lengde på et objekt." I følge Internett-ordboken er ordet "magnitude" oversatt til engelske språk i fysikk er det 11 ord, hvorav 4 ord er best egnet i betydning: mengde ( fysiske fenomen, eiendom), verdi (verdi), beløp (mengde), størrelse (størrelse, volum).
La oss se nærmere på disse definisjonene. La oss ta for eksempel en egenskap som lengde. Det brukes faktisk til å karakterisere mange gjenstander. I mekanikk er dette lengden på banen, i elektrisitet, lengden på lederen, i hydraulikk, lengden på røret, i varmeteknikk, tykkelsen på radiatorveggen, etc. Men lengdeverdien for hvert av de listede objektene er forskjellig. Lengden på bilen er flere meter, lengden på skinnegangen er mange kilometer, og tykkelsen på radiatorveggen er lettere å anslå i millimeter. Så denne egenskapen er virkelig individuell for hvert objekt, selv om arten av lengden i alle de oppførte eksemplene er den samme.
Stort og smått i andre vitenskaper.
Se evigheten i ett øyeblikk,
En enorm verden i et sandkorn,
I en eneste håndfull - uendelig
Og himmelen er i koppen til en blomst.
W. Blake
Litteratur.
Små og store brukes i kvalitativ verdi: liten eller en stor økning, liten eller stor familie, slektninger. Det lille er vanligvis i motsetning til det store (antiteseprinsippet). Litteratur: liten sjanger (novelle, novelle, eventyr, fabel, essay, skisse)
Det er mange ordtak og ordtak som bruker kontrasten eller sammenligningen av lite med stort. La oss huske noen av dem:
På små resultater til høye kostnader:
Fra en stor sky, men en liten dråpe.
Skyt spurver fra kanoner.
Dette er som et skudd (en nål) på en elefant.
En dråpe i havet.
Nål i en høystakk.
En flue i salven vil ødelegge tønnen med honning.
Du kan ikke knuse en mus med et sjokk.
En liten feil fører til en stor katastrofe.
En liten lekkasje kan ødelegge et stort skip.
Fra en liten gnist antennes en stor brann.
Moskva brant ned fra et penny-lys.
TILEple meisler en stein (sliper).
Biologi.
"Mennesket inneholder alt som er i himmelen og på jorden, høyere vesener og lavere vesener."
Kabbalah
Under menneskehetens eksistens har mange modeller av universets struktur blitt foreslått. Det er ulike hypoteser, og hver av dem har både sine tilhengere og motstandere. I moderne verden det er ingen enkelt, generelt akseptert og forståelig modell av universet. I den antikke verden, i motsetning til vår, var det en enkelt modell av verden rundt. Universet virket for våre forfedre i form av en enorm menneskekropp. La oss prøve å forstå logikken som våre "primitive" forfedre holdt seg til:
Kroppen består av organer
Organer er laget av celler
Celler - fra organeller
Organeller - laget av molekyler
Molekyler - laget av atomer
Atomer er bygd opp av elementærpartikler. (Fig. 2).
Det er selvfølgelig forskjeller - de kan ikke annet enn å eksistere. Disse gjenstandene er i helt andre forhold. Forskere sliter med å lage en enhetlig teori, men de kan ikke koble makroen og mikroverdenene til en enkelt helhet.
Det kan antas at hvis solsystemet er et atom, så er galaksen vår et molekyl. Sammenlign figur 5 og 6. Ikke prøv å finne fullstendige likheter mellom disse objektene. Det er ikke engang to i verden identiske snøfnugg. Hvert atom, molekyl, organell, celle, organ og person har sine egne individuelle egenskaper. Alle prosesser som skjer på nivå med molekyler av organiske stoffer i kroppen vår ligner på prosesser som skjer på nivå med galakser. Den eneste forskjellen er størrelsen på disse objektene og i tidsskalaen. På galaksenivå skjer alle prosesser mye langsommere.
Den neste "detaljen" i denne "konstruksjonen" bør være Organoid. Hva er organeller? Dette er formasjoner med forskjellig struktur, størrelse og funksjoner plassert inne i cellen. De består av flere titalls eller hundrevis av forskjellige molekyler. Hvis organoidet i cellen vår ligner på organoidet i makrokosmos, bør vi se etter klynger av forskjellige galakser i kosmos. Slike klynger eksisterer, og astronomer kaller dem grupper eller familier av galakser. Galaksen vår, Melkeveien, er en del av den lokale galaksefamilien, som inkluderer to undergrupper:
1. Undergruppe Melkeveien(til høyre)
2. Undergruppe av Andromedatåken (til venstre) (fig. 8).
Du bør ikke være oppmerksom på noen avvik i romlig arrangement av ribosommolekyler (fig. 8) og galakser i Lokal gruppe(Fig. 9). Molekyler, som galakser, beveger seg konstant innenfor et visst volum. Ribosomet er en organell uten skall (membran), så vi ser ikke en "tett" vegg av galakser i det ytre rom som omgir oss. Imidlertid ser vi ikke skjellene til de kosmiske cellene.
Prosessene som skjer i organellene våre ligner på prosessene som skjer i grupper og familier av galakser. Men i verdensrommet skjer de mye saktere enn hos oss. Det som i verdensrommet oppfattes som et sekund varer for oss nesten ti av årene!
Det neste søkeobjektet var den kosmiske cellen. I kroppen vår er det mange celler av ulik størrelse, struktur og funksjon. Men nesten alle av dem har noe til felles i sin organisasjon. De består av en kjerne, cytoplasma, organeller og en membran. Lignende formasjoner finnes i rommet.
Det er mange galakser som ligner på vår, så vel som andre i form og størrelse. Men de er alle gruppert rundt en enda større klynge galakser sentrert i stjernebildet Jomfruen. Det er her kjernen til den kosmiske cellen befinner seg. Astronomer kaller slike assosiasjoner av galakser for superklynger. I dag er mer enn femti slike superklynger av galakser, som er slike celler, blitt oppdaget. De er plassert rundt vår superklynge av galakser – jevnt i alle retninger.
Moderne teleskoper har ennå ikke penetrert forbi disse nærliggende superklyngene av galakser. Men ved å bruke loven om analogi, mye brukt i antikken, kan det antas at alle disse superklyngene av galakser (celler) utgjør en slags organ, og totaliteten av organer utgjør selve kroppen.
Det er derfor mange forskere legger frem hypoteser om at universet ikke bare er en likhet med menneskekroppen, men at hver person er en likhet med hele universet.
PRAKTISK DEL.
Vitenskapelig og teknisk kreativitet hos ungdom -
Veien til et kunnskapsbasert samfunn.
Skolebarn forstår fysisk erfaring
Det er bare bra når han gjør det selv.
Men han forstår det enda bedre hvis han gjør det selv
enhet for eksperiment.
P.L.Kapitsa
Meta-fag treningsøkt "Big and Small" ved hjelp av en interaktiv tavle.
Fortell meg og jeg vil glemme.Vis meg og jeg vil huske.
La meg handle på egenhånd, og jeg vil lære.
Kinesisk folkevisdom
Ofte er lav ytelse forklart av uoppmerksomhet, grunnen til dette er studentens uinteresse. Ved hjelp avinteraktiv tavle,lærere har muligheten til å tiltrekke seg og bruke klassens oppmerksomhet. Når tekst eller et bilde vises på tavlen, stimuleres flere typer minne samtidig hos eleven. Vi kan organisere så effektivt som mulig fast jobb student i elektronisk form. Dette sparer tid betydelig, stimulerer utviklingen av tenkning og kreativ aktivitet, inkluderer alle elevene i klassen i arbeidet.
Programgrensesnittet er veldig enkelt, så det vil ikke være vanskelig å forstå det.
Programmet består av to deler: hjelpemateriale og en samling oppgaver for studenter.
I programdelen
"Støttemateriell"
du kan finne verditabeller; skalaer som kan hjelpe barn å forstå emnet "eksponent"; fotografier og diagrammer av fysiske kropper som er like i form, men svært forskjellige i størrelse.
Isamling av oppgaverDu kan teste elevenes kunnskap om temaet «Stor og liten». Det er 3 typer oppgaver her: lage en tabell (flytte rader inn i celler); spørsmål knyttet til massene av kropper (i hvilken posisjon skalaene vil bli installert), bestillingsmengder. Selve programmet kan sjekke om oppgaver er utført riktig og vise en tilsvarende melding på skjermen.
Konklusjon
Hvordan verden forandrer seg! Og hvordan jeg selv forandrer meg!Jeg heter bare ett navn.
Faktisk, det de kaller meg er -
Jeg er ikke alene. Det er mange av oss. Jeg lever...
Link til link og form til form...
N. Zabolotsky
Resultater oppnådd under arbeidet, viste at dominansen av symmetri i naturen først og fremst forklares av tyngdekraften som virker i hele universet. Tyngdekraftens virkning eller mangelen på den forklarer det faktum at både kosmiske kropper som flyter i universet og mikroorganismer suspendert i vann har den høyeste formen symmetri - sfærisk (for enhver rotasjon i forhold til sentrum faller figuren sammen med seg selv). Alle organismer som vokser i tilknyttet tilstand eller lever på havbunnen, det vil si organismer der tyngdekraftens retning er avgjørende, har en symmetriakse (settet med alle mulige rotasjoner rundt senteret innsnevres til settet med alle rotasjoner rundt om vertikal akse). Dessuten, siden denne kraften opererer overalt i universet, kan ikke de antatte romvesenene være frodige monstre, ettersom de noen ganger blir fremstilt, men må nødvendigvis være symmetriske.
Den praktiske delen av arbeidet vårt var «Stor og liten»-programmet for en meta-fag pedagogisk leksjon ved bruk av en interaktiv tavle. Ved hjelp av en interaktiv tavle kan vi organisere studentens pågående arbeid elektronisk så effektivt som mulig. Dette sparer betydelig tid, stimulerer utviklingen av mental og kreativ aktivitet, og involverer alle elevene i klassen i arbeidet.
Verket inneholder tre søknader : 1) Et program for en meta-fag pedagogisk leksjon i fysikk ved hjelp av en interaktiv tavle; 2) Hefte «Opplæringstimer i fysikk «Stor og liten»; 3) Hefte med unike fotografier "Mikro-, makro- og megaverdener".
Bibliografi
Vashchekin N.P., Los V.A., Ursul A.D. "Begreper moderne naturvitenskap", M.: MGUK, 2000.
Gorelov A.A. "Concepts of modern natural science", M.: Høyere utdanning, 2006.
Kozlov F.V. Håndbok om strålesikkerhet. - 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.: Kunnskap, 1987.
Khotuntsev Yu.M. Økologi og miljøsikkerhet. - M.: ASADEMA, 2002.
Gorelov A.A. Konsepter om moderne naturvitenskap. – M.: Senter, 1998.
Gorbatsjov V.V. Begreper om moderne naturvitenskap: Lærebok. godtgjørelse for universitetsstudenter. – M., 2005. – 672 s.
Karpenkov S.Kh. Konsepter for moderne naturvitenskap - M.: 1997.
Kvasova I.I. Opplæringen kurs "Introduksjon til filosofi". M., 1990.
Lavrienko V.N. Begreper for moderne naturvitenskap - M.: UNITI.
L. Sh i f f, lør. " Siste utgaver 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 utviklingen av fysikk", M., 1958.
R. Jost. Lør. " Teoretisk fysikk 20. århundre", M., 1962.
R. Marshak, E. Sudershan, Introduction to the physics of elementary particles, M. 1962
E. Gorshunova,A. Tarazanov, I. Afanasyeva"Stor romreise", 2011
Vedlegg 1.
Arbeidsark for en meta-fagleksjon om emnet "Stor og liten"
ved hjelp av en interaktiv tavle
Det er ikke den enorme verden av stjerner som forårsaker beundring,
og mannen som målte det.
Blaise Pascal
Fysisk mengde - ________________________________________________
_________________________________________________________________________
Mål en fysisk mengde - ________________________________________________
__________________________________________________________________________
Vedlegg 2.
|
m |
avstand |
|
10 27 |
universets grenser |
|
10 24 |
nærmeste Galaxy |
|
10 18 |
nærmeste stjerne |
|
10 13 |
avstand Jord - Sol |
|
10 9 |
avstand Jorden - Månen |
|
1 |
manns høyde |
|
10 -3 |
saltkorn |
|
10 -10 |
hydrogenatomradius |
|
10 -15 |
radius atomkjernen |
Rekkevidde av tidsintervaller i universet
|
Med |
tid |
|
10 18 |
universets alder |
|
10 12 |
alder av egyptiske pyramider |
|
10 9 |
gjennomsnittlig menneskelig levetid |
|
10 7 |
ett år |
|
10 3 |
lys kommer fra solen til jorden |
|
1 |
intervall mellom to hjerteslag |
|
10 -6 |
periode med oscillasjon av radiobølger |
|
10 -15 |
atomær vibrasjonsperiode |
|
10 -24 |
lys reiser en avstand som er lik størrelsen på atomkjernen |
Rekkevidde av masser i universet
|
kg |
vekt |
|
10 50 |
Univers |
|
10 30 |
Sol |
|
10 25 |
Jord |
|
10 7 |
havskip |
|
10 2 |
Menneskelig |
|
10 -13 |
en dråpe olje |
|
10 -23 |
uran atom |
|
10 -26 |
proton |
|
10 -30 |
elektron |
Ris. 1. Karakteristisk tid og dimensjoner for noen objekter og prosesser i universet.
Vedlegg 3.
. Menneskelig. . Organer. . Celler. . . . Organoider. Molekyler. . Atom. . . Atompartikler
Fig 2. Struktur av menneskekroppen
Som de sier, "finn forskjellene." Poenget er ikke engang i den ytre likheten til disse objektene, selv om det er åpenbart. Tidligere sammenlignet vi elektroner med planeter, men vi burde ha sammenlignet dem med kometer.
Fig 7. Universets struktur.
 |
 |
|
Ris. 12 Nervevev |
Ris. 13 Tidlig solsystem |
 |
 |
|
Ris. 14 bilder av universet fra et teleskop Hubble |
Ris. 15 stadier av protozocelleutvikling |
 |
 |
 |
|
Ris. 16 Skjematisk fremstilling av en celle |
Ris. 17 Jordens struktur |
Fig.18 Jorden |
Vedlegg 4.
Meta-fagstime i fysikk
Fysikk og kjemi uke
Fysikk og kjemi uke
Metafagstime i fysikk, 8B
Meta-fagstime i fysikk
FOTO RAPPORT
FOTO RAPPORT
NTTM ZAO 2012
All-russisk vitenskapsfestival 2011
Stå "Mikro-, makro- og megaverdener"
"Flott romreise"
Stå på "Great Space Journey"
Våre hefter.
Makrokosmos er en del av den virkelige objektiviteten til verden der en person eksisterer. Se deg rundt, makroverdenen er alt du ser og alt som omgir deg. I vår del av den objektive virkeligheten er det både objekter og hele systemer. De inkluderer også levende, ikke-levende og kunstige gjenstander.
Det er en annen, veldig interessant, definisjon av makrokosmos.
Makrokosmos er verden som eksisterte før kvantefysikkvitenskapen kom. I makroverdenen ble objekter og objekter studert ved hjelp av gamle fysikkmetoder, som ikke ga et fullstendig bilde av et bestemt objekt. materielle makrokosmologiske univers
For eksempel ble en støvel ansett som en gjenstand laget av skinn og sydd med tråd. Forskere visste ikke at huden er laget av molekyler, som igjen er laget av atomer, som igjen er laget av mange partikler. En slik støvel er et objekt fra makrokosmos. Denne definisjonen brukes imidlertid bare av fysikere.
Objekter i makroverdenen - makroobjekter - danner komplekse systemer, hvis funksjon avhenger av de mange elementene som er inkludert i dem. For eksempel fungerer ikke loven om bevaring av energi i kvantefysikk. Generelt er fysikken til makrokosmos helheten av disse fysiske lover, i henhold til hvilke visse fenomener oppstår, maskiner og mekanismer skapes.
Men makroverdenen kan ikke eksistere utenfor megaverdenen og mikroverdenen. Menneskeheten bor på planeten Jorden, som er en av planetene i solsystemet, som tilhører det uendelig store rommet.
Molekyler anses å være partikler som forbinder mikro- og makronivåer av materie. De, som består av atomer, er konstruert på samme måte, men volumet okkupert her elektronorbitaler, noe større, og de molekylære orbitalene er orientert i rommet. Som et resultat har hvert molekyl en viss form. For komplekse molekyler, spesielt organiske, er formen avgjørende. Sammensetningen og romlig struktur av molekyler bestemmer egenskapene til et stoff. Vi vil ta for oss typer bindinger av ioner, strukturen til stoffer og molekyler, kjemiske systemer og kjemiske reaksjoner senere når vi studerer emnet "Kjemiske systemer og prosesser".
Under visse forhold kan atomer og molekyler av samme type samle seg til enorme aggregater - makroskopiske legemer (materie). Stoff er en type materie; hva alt består av verden. Stoffer består av bittesmå partikler – atomer, molekyler, ioner, elementærpartikler som har masse og er i konstant bevegelse og interaksjon. Finnes stort utvalg stoffer med ulik sammensetning og egenskaper. Stoffer deles inn i enkle, komplekse, rene, uorganiske og organiske. Egenskapene til stoffer kan forklares og forutsies på grunnlag av deres sammensetning og struktur.
Et enkelt stoff består av partikler (atomer eller molekyler) dannet av atomer av ett kjemisk element. For eksempel er 0 2 (oksygen), 0 3 (ozon), S (svovel), Ne (neon) enkle stoffer.
Et komplekst stoff består av partikler dannet av atomer av forskjellige kjemiske elementer. For eksempel, H 2 S0 4 ( svovelsyre); FeS (jernsulfid); CH 4 (metan) - komplekse stoffer.
Et rent stoff er et stoff som består av identiske partikler (molekyler, atomer, ioner) som har visse spesifikke egenskaper. For å rense stoffer fra urenheter bruker de ulike metoder: rekrystallisering, destillasjon, filtrering.
Uorganiske stoffer er kjemiske forbindelser dannet av alle kjemiske elementer (unntatt karbonforbindelser, som er klassifisert som organiske stoffer). Uorganiske stoffer dannes på jorden og i verdensrommet under påvirkning av naturlige fysisk-kjemiske faktorer. Omtrent 300 tusen uorganiske forbindelser er kjent. De danner nesten hele litosfæren, hydrosfæren og atmosfæren på jorden. De kan inneholde atomer av alle kjente kjemiske elementer, inkludert ulike kombinasjoner og kvantitative sammenhenger. I tillegg produseres en enorm mengde uorganiske stoffer kunstig i vitenskapelige laboratorier og kjemiske anlegg. Alle uorganiske stoffer er delt inn i grupper med lignende egenskaper(klasser av uorganiske forbindelser).
Organiske stoffer er forbindelser av karbon med noen andre elementer: hydrogen, oksygen, nitrogen, svovel. Av karbonforbindelsene er karbonoksider ikke klassifisert som organiske. karbonsyre og dets salter, som er uorganiske forbindelser. Disse forbindelsene fikk navnet "organisk" på grunn av det faktum at de første representantene for denne gruppen av stoffer ble isolert fra vev av organismer. I lang tid det ble antatt at slike forbindelser ikke kunne syntetiseres i et reagensrør, utenfor en levende organisme. Imidlertid i første halvdel av 1800-tallet. Forskere klarte å skaffe kunstige stoffer som tidligere bare ble ekstrahert fra vevet til dyr og planter eller deres avfallsprodukter: urea, fett og sukkerholdige stoffer. Dette fungerte som bevis på muligheten for kunstig å produsere organiske stoffer og begynnelsen på nye vitenskaper - organisk kjemi og biokjemi. Organiske stoffer har en rekke egenskaper som skiller dem fra uorganiske stoffer: de er ustabile for høye temperaturer; reaksjoner som involverer dem går sakte og krever spesielle forhold. TIL organiske forbindelser forholde seg nukleinsyrer, proteiner, karbohydrater, lipider, hormoner, vitaminer og mange andre stoffer som spiller en stor rolle i konstruksjonen og funksjonen til plante- og dyreorganismer. Mat, drivstoff, mange medisiner, klær – alt dette består av organiske stoffer.
om mikrokosmos, mikrokosmos, om atomer
Mikroverden- dette er molekyler, atomer, elementærpartikler - verden av ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis romlige mangfold er beregnet fra 10-8 til 10-16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10-24 s.
Makroverden- verden av stabile former og størrelser i samsvar med mennesker, så vel som krystallinske komplekser av molekyler, organismer, organismesamfunn; verden av makroobjekter, hvis dimensjon er sammenlignbar med omfanget av menneskelig erfaring: romlige mengder uttrykkes i millimeter, centimeter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, år.
Megaverden- dette er planeter, stjernekomplekser, galakser, metagalakser - en verden av enorme kosmiske skalaer og hastigheter, hvor avstanden måles i lysår, og levetiden til romobjekter måles i millioner og milliarder av år.
MIKROKOSM (fra mikro... og kosmos)- mennesket som en likhet, refleksjon, speil, symbol på universet - makrokosmos. Læren om mikrokosmos var utbredt i antikkens gresk filosofi (Platon, den peripatetiske skolen, stoisisme), renessansens filosofi (Nicholas av Cusa, G. Bruno, T. Campanella, Paracelsus), den er iboende i den panteistiske læren til I. V. Goethe og tysk romantikk. I filosofien til G.W. Leibniz - monad.
MONAD(fra gresk monas - slekten monados - enhet, singel) - et begrep som betyr i ulike filosofiske læresetninger grunnleggende elementer av væren: tall i pytagoreanisme; enhet i nyplatonismen; den eneste begynnelsen av å være i panteismen til G. Bruno; en mentalt aktiv substans i monadologien til G. W. Leibniz, som oppfatter og reflekterer en annen monad og hele verden ("Monaden er universets speil").
MACROCOSM(OS) (fra makro... og mellomrom)- Univers, univers, verden som helhet, i motsetning til mikrokosmos (os) (mennesket).
Mikrokirurgi(fra mikro... og gresk érgon - arbeid), mikrodisseksjon (fra latin dissectio - disseksjon) - et sett med metodiske teknikker og tekniske midler, som tillater operasjoner under et mikroskop på svært små gjenstander - mikroorganismer, protozoer, celler fra flercellede organismer eller intracellulære strukturer (kjerner, kromosomer, etc.). Mikrokirurgi omfatter også mikroisolasjon, mikroinjeksjoner, mikroviviseksjon og mikrokirurgiske inngrep (for eksempel øyeeplekirurgi). Flott utvikling Mikrokirurgi ble utviklet på 1900-tallet. i forbindelse med forbedring av mikromanipulatorer og spesielle mikroverktøy - nåler, mikroelektroder, etc.
Gjenstanden plasseres i et kammer fylt med saltvann, vaselin, blodserum eller annet medium. Ved hjelp av mikrokirurgi det er mulig å isolere individuelle celler , inkludert mikrobielle, kutte dem i stykker, fjerne og transplantere kjerner og nukleoler, ødelegge individuelle seksjoner og organeller av cellen, introdusere mikroelektroder i cellen og kjemiske substanser, trekke ut organeller fra den. Mikrokirurgi lar en studere de fysiske og kjemiske egenskapene til en celle, dens fysiologisk tilstand, reaktivitetsgrenser. Mikrokirurgi får særlig betydning i forbindelse med muligheten for å transplantere somatiske cellekjerner til eggceller og omvendt. Dermed overførte J. Gurdon (1963) kjernen fra epitelcellen til amfibietarmen til eggcellen til samme art. Under mikrokirurgi blir cellens struktur og vitale aktivitet kraftig forstyrret, så streng kontroll av fysiologien til operasjonene som utføres er nødvendig.
Mikro..., mikro... (fra gresk mikrós - liten, liten):
1) komponent komplekse ord, som indikerer (i motsetning til makro...) den lille størrelsen eller den lille størrelsen på noe (for eksempel mikroklima, mikrolitt, mikroorganismer).
2) Et prefiks for dannelse av navn på submultiple enheter, lik størrelse med en milliondel av de opprinnelige enhetene. Betegnelser: russisk mk, internasjonal m. Eksempel: 1 µsek (mikrosekund) = 10-6 sek.
TEMA-41 . Definer begrepene: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Er de i slekt? Definer begrepene: megaworld, macroworld, microworld, nanoworld. Er de i slekt? Megaverdenen er planeter, stjernekomplekser, galakser, megagalakser - en verden av enorme kosmiske skalaer og hastigheter, hvor avstanden måles i lysår, og levetiden til romobjekter - i millioner og milliarder av år.
Makroverdenen er en verden av stabile former og mengder i samsvar med mennesker, så vel som krystallinske komplekser av molekyler, organismer, organismesamfunn; verden av makroobjekter, hvis dimensjon er sammenlignbar med omfanget av menneskelig erfaring: romlige størrelser uttrykkes i millimeter, centimeter og kilometer, og tid – i sekunder, minutter, timer, år.
Mikroverdenen er molekyler, atomer, elementærpartikler - verden av ekstremt små, direkte uobserverbare mikroobjekter, hvis romlige dimensjon varierer fra 10-8 til 10-16 cm, og deres levetid - fra uendelig til 10 - 24 s.
Nanoverdenen er en del av den virkelige, kjente verden, bare denne delen er så liten i størrelse at den ikke kan sees ved hjelp av en vanlig menneskesyn helt umulig.
De er nært beslektet.
^ 2. Definer vakuum.
Vakuum(fra lat. vakuum- void) - et medium som inneholder gass ved trykk betydelig lavere enn atmosfærisk. Vakuum er preget av forholdet mellom den frie banen til gassmolekyler λ og den karakteristiske størrelsen på prosessen d. Vakuum er også en tilstand av gass som gjennomsnittlig lengde rekkevidden av molekylene er sammenlignbare med dimensjonene til karet eller større enn disse dimensjonene.
3. Hva er nanoverdenen? Hva er nanoteknologi? Hvordan skiller nanoverdenen seg fra nanoteknologi?
Nanoteknologi er et tverrfaglig felt innen grunnleggende og anvendt vitenskap og teknologi, som omhandler helheten av teoretisk begrunnelse, praktiske metoder for forskning, analyse og syntese, samt metoder for produksjon og anvendelse av produkter med en gitt atomstruktur gjennom kontrollert manipulering av individuelle atomer og molekyler.
Nanoverdenen er en del av den virkelige, kjente verden, bare denne delen er så liten i størrelse at det er helt umulig å se den ved hjelp av vanlig menneskesyn.
Nanoteknologi refererer spesifikt til mikrokosmos, selv om nanometer er 10 til -9. potens av en meter. Og nanoverdenen er en mikro-mikroverden. Strukturen til nanoverdenen er strukturen til Faraday-Maxwell radioeteren. Elementene har en størrelse på 10 til 35 grader av en meter, dvs. 25 størrelsesordener mindre enn et hydrogenatom.
4. Hvor brukes vakuum?
4 . Eksperimentelle studier fordampning og kondens, overflatefenomener, enkelte termiske prosesser, lave temperaturer, kjernefysiske og termonukleære reaksjoner utføres i vakuuminstallasjoner. Hovedinstrumentet i moderne kjernefysikk - den ladede partikkelakseleratoren - er utenkelig uten vakuum. Vakuumsystemer brukes i kjemi for å studere egenskapene til rene stoffer, studerer sammensetningen og separasjonen av komponenter i blandinger, hastigheter av kjemiske reaksjoner. Den tekniske anvendelsen av vakuum utvides kontinuerlig, men fra slutten av forrige århundre til i dag forblir dens viktigste anvendelse elektronisk teknologi. I elektriske vakuumenheter er vakuum strukturelt element Og forutsetning deres funksjon gjennom hele levetiden. Lavt og middels vakuum brukes i belysningsarmaturer og gassutladningsenheter. Høyvakuum - i mottakerforsterker og generatorrør. Mest høye krav krav til vakuum brukes ved produksjon av katodestrålerør og mikrobølgeenheter. En halvlederenhet krever ikke et vakuum for å fungere, men vakuumteknologi er mye brukt i produksjonsprosessen. Vakuumteknologi er spesielt mye brukt i produksjon av mikrokretser, der prosessene med avsetning av tynne filmer, ionesing og elektronlitografi sikrer produksjon av elementer elektroniske kretser submikronstørrelser I metallurgi frigjør smelting og omsmelting av metaller i et vakuum dem fra oppløste gasser, på grunn av hvilke de får høy mekanisk styrke, duktilitet og seighet. Smelting i et vakuum produserer karbonfrie typer jern for elektriske motorer, sterkt elektrisk ledende kobber, magnesium, kalsium, tantal, platina, titan, zirkonium, beryllium, sjeldne metaller og deres legeringer. Støvsuging er mye brukt i produksjon av høykvalitetsstål. Vakuumsintring av pulver ildfaste metaller, som wolfram og molybden, er en av de viktigste teknologiske prosesser pulvermetallurgi. Ultrarene stoffer, halvledere og dielektriske stoffer produseres i vakuumkrystalliseringsenheter. Legeringer med et hvilket som helst forhold mellom komponenter kan oppnås ved vakuummolekylære epitaksimetoder. Kunstige krystaller Diamant, rubin og safir produseres i vakuumenheter. Vakuumdiffusjonssveising gjør det mulig å oppnå permanent hermetisk forseglede skjøter av materialer med vidt varierende smeltetemperaturer. På denne måten skjøtes keramikk til metall, stål til aluminium osv. Høykvalitets sammenføyning av materialer med homogene egenskaper sikres ved elektronstrålesveising i vakuum. I maskinteknikk brukes vakuum til å studere prosesser for herding av materialer og tørrfriksjon, til å påføre herdende belegg på skjærende verktøy og slitebestandige belegg på maskindeler, for å plukke opp og transportere deler i automatiske maskiner og automatiske linjer Kjemisk industri bruker vakuumtørkeenheter for produksjon av syntetiske fibre, polyamider, aminoplaster, polyetylen, organiske løsemidler. Vakuumfiltre brukes til produksjon av papirmasse, papir og smøreoljer. Krystallisasjonsvakuumapparater brukes i produksjon av fargestoffer og gjødsel.I elektroindustrien er vakuumimpregnering som den mest økonomiske metoden mye brukt i produksjon av transformatorer, elektriske motorer, kondensatorer og kabler. Levetiden og påliteligheten til å bytte elektriske enheter ved drift i vakuum økes.Den optiske industrien, i produksjonen av optiske og husholdningsspeil, har gått over fra kjemisk forsølving til vakuumaluminisering. Belagt optikk, beskyttende lag og interferensfiltre oppnås ved sputtering av tynne lag i vakuum.I næringsmiddelindustrien for langtidslagring og hermetikk matvarer bruk vakuum frysetørking. Vakuumpakking av lett bedervelige produkter forlenger holdbarheten til frukt og grønnsaker. Vakuumfordampning brukes i sukkerproduksjon, avsalting sjøvann, saltproduksjon. Vakuummelkemaskiner er mye brukt i landbruket. I hverdagen har en støvsuger blitt vår uunnværlige assistent.I transport brukes vakuum til å levere drivstoff til forgassere og vakuumforsterkere av bilbremsesystemer. Etterligning verdensrommet under forholdene i jordens atmosfære er det nødvendig for å teste kunstige satellitter og raketter. I medisin brukes vakuum til å bevare hormoner, medisinske serum, vitaminer, når man skaffer antibiotika, anatomiske og bakteriologiske preparater
^ 5. Definer og forklar konseptet: TEKNOLOGI.
Teknologi- et sett med organisatoriske tiltak, operasjoner og teknikker rettet mot produksjon, vedlikehold, reparasjon og/eller drift av et produkt med nominell kvalitet og optimale kostnader. I dette tilfellet: - skal begrepet produkt forstås som ethvert sluttprodukt av arbeidskraft ( materiell, intellektuell, moralsk, politisk og etc.); - begrepet nominell kvalitet skal forstås som forutsigbar eller forhåndsbestemt kvalitet, for eksempel avtalt mandat og godkjent av det tekniske forslaget; - begrepet optimale kostnader skal forstås som minimum mulige kostnader som ikke medfører forringelse av arbeidsforhold, sanitær- og miljøstandarder, tekniske og brannsikkerhetsstandarder, overdreven slitasje på arbeidsverktøy, som samt finansielle, økonomiske, politiske og andre risikoer.
6. Definer fysisk vakuum.
I kvantefysikk forstås det fysiske vakuumet som den laveste (bakken) energitilstanden til et kvantisert felt, som har null momentum, vinkelmomentum og andre. kvantetall. Dessuten tilsvarer ikke en slik tilstand nødvendigvis tomhet: feltet i den laveste tilstanden kan for eksempel være feltet av kvasipartikler i et fast stoff eller til og med i kjernen til et atom, hvor tettheten er ekstremt høy. Et fysisk vakuum kalles også et rom som er fullstendig blottet for materie, fylt med et felt i denne tilstanden. Denne tilstanden er det ikke absolutt tomhet . Kvantefeltteori sier at iht usikkerhetsprinsippet, V fysisk vakuum blir stadig født og forsvinner virtuelle partikler: såkalte null svingninger Enger. I noen spesifikke feltteorier kan vakuumet ha ikke-trivielle topologiske egenskaper. I teorien kan det eksistere flere forskjellige vakuum, forskjellig i energitetthet eller annet fysiske parametere(avhengig av hypoteser og teorier som brukes). Vakuumdegenerasjon kl spontan brudd på symmetrien fører til eksistensen av et kontinuerlig spekter av vakuumtilstander som er forskjellige fra hverandre i antall Goldstone-bosoner. Lokale energiminima ved forskjellige verdier av ethvert felt, forskjellig i energi fra det globale minimum, kalles falsk vakuum; slike tilstander er metastabile og har en tendens til å forfalle med frigjøring av energi, bevege seg inn i et ekte vakuum eller inn i en av de underliggende falske støvsugere Noen av disse feltteoretiske spådommene har allerede blitt bekreftet med suksess ved eksperiment. Så, Casimir-effekten Og Lammeskifte atomnivå forklares med nullpunktsvibrasjoner elektromagnetisk felt i et fysisk vakuum. Moderne fysiske teorier er basert på noen andre ideer om vakuum. For eksempel er eksistensen av flere vakuumtilstander (det falske vakuumet nevnt ovenfor) et av hovedgrunnlagene inflasjonsteori Det store smellet.
7. Fulleren, buckyball eller buckyball er en molekylær forbindelse som tilhører klassen av allotropiske former av karbon (andre er diamant, karbyn og grafitt) og er et konveks lukket polyeder sammensatt av partall trikoordinerte karbonatomer.
Fulleritt (engelsk fullerite) er en molekylær krystall, i gitternodene som det er fullerenmolekyler.
Fullerittkrystaller C60
Grovkrystallinsk C60 fullerittpulver i et skanningselektronmikroskop
På normale forhold(300 K) fullerenmolekyler danner et ansiktssentrert kubisk (fcc) krystallgitter. Perioden for et slikt gitter er a = 1,417 nm, gjennomsnittsdiameteren til et C60 fullerenmolekyl er 0,708 nm, avstanden mellom nabo C60 molekyler er 1,002 nm [kilde ikke spesifisert 258 dager] Tettheten av fulleritt er 3,7 g/cm , som er betydelig mindre tetthet grafitt (2,3 g/cm3), og dessuten diamant (3,5 g/cm3). Dette skyldes det faktum at fullerenmolekylene som ligger ved fullerittgitterstedene er hule.
Det er logisk å anta at et stoff som består av slike fantastiske molekyler vil ha uvanlige egenskaper. En fullerittkrystall har en tetthet på 1,7 g/cm3, som er betydelig mindre enn tettheten til grafitt (2,3 g/cm3) og enda mer diamant (3,5 g/cm3). Ja, dette er forståelig - tross alt er fullerenmolekyler hule.
Fulleritt er ikke svært kjemisk reaktivt. C60-molekylet forblir stabilt i en inert argonatmosfære opp til temperaturer i størrelsesorden 1200 K. Men i nærvær av oksygen observeres betydelig oksidasjon allerede ved 500 K med dannelse av CO og CO2. Prosessen, som varer i flere timer, fører til ødeleggelse av fcc-gitteret til fulleritt og dannelsen av en uordnet struktur der det er 12 oksygenatomer per innledende C60-molekyl. I dette tilfellet mister fullerener formen fullstendig. Ved romtemperatur skjer oksidasjon bare når det bestråles med fotoner med en energi på 0,5 - 5 eV. Husker den fotonenergien synlig lys er i området 1,5 - 4 eV, kommer vi til konklusjonen: ren fulleritt må lagres i mørket.
Praktisk interesse for fullerener ligger på forskjellige områder. Fra synspunkt elektroniske egenskaper, fullerener og deres derivater i den kondenserte fasen kan betraktes som n-type halvledere (med et båndgap i størrelsesorden 1,5 eV i tilfellet med C60). De absorberer UV-stråling godt og synlig område. Samtidig bestemmer det sfæriske konjugerte systemet av fullerener deres høye elektrontiltrekkende evner (elektronaffiniteten til C60 er 2,7 eV; i mange høyere fullerener overstiger den 3 eV og kan være enda høyere i noen derivater). Alt dette bestemmer interessen for fullerener med tanke på deres bruk i solceller; syntesen av donor-akseptorsystemer basert på fullerener for bruk i solceller (eksempler med en effektivitet på 5,5 % er kjente), fotosensorer og andre molekylære elektronikkenheter blir aktivt gjennomført. Spesielt mye studert er de biomedisinske anvendelsene av fullerener som antimikrobielle og antivirale midler, midler for fotodynamisk terapi, etc.
8. Vakuum (av latin vakuum - tomhet) er et rom fritt fra materie. I ingeniørfag og anvendt fysikk forstås vakuum som et medium som inneholder gass ved trykk betydelig lavere enn atmosfærisk. I praksis kalles svært foreldet gass teknisk vakuum. I makroskopiske volumer er et ideelt vakuum uoppnåelig i praksis, siden ved en begrenset temperatur har alle materialer ikke-null tetthet mettede damper. I tillegg lar mange materialer (inkludert tykt metall, glass og andre karvegger) gasser passere gjennom. I mikroskopiske volumer er det imidlertid i prinsippet mulig å oppnå et ideelt vakuum.
9. Diamant. Diamant (fra arabisk ألماس, 'almās, som går gjennom arabisk fra gammelgresk ἀδάμας - "ubrytelig") er et mineral, en kubisk allotropisk form for karbon. Under normale forhold er den metastabil d.v.s. kan eksistere i det uendelige. I et vakuum eller i en inert gass ved forhøyede temperaturer blir det gradvis til grafitt.
Diamantgitteret er veldig sterkt: karbonatomene er plassert i det ved nodene til to kubiske gitter med sentrerte flater, veldig tett satt inn i hverandre.
Grafitt har samme sammensetning som karbon, men dens krystallgitterstruktur er ikke den samme som diamant. I grafitt er karbonatomer ordnet i lag, innenfor hvilke bindingen av karbonatomer ligner på en honningkake. Disse lagene er mye løsere forbundet med hverandre enn karbonatomene i hvert lag. Derfor eksfolierer grafitt lett til flak, og du kan skrive med det. Det brukes til fremstilling av blyanter, og også som et tørt smøremiddel egnet for maskindeler som opererer ved høye temperaturer.
Det er allment kjent at det hardeste materialet i verden er diamant. Til nå var dette sant, men nå hevder forskere at det finnes et stoff i naturen som er hardere enn diamant. Det sjeldne mineralet dannes under vulkanutbrudd.
En sjelden forbindelse kalt lonsdaleite, som diamant, består av karbonatomer, mens den er 58% hardere mineral enn diamant.
Et materiale kalt bornitratwurtzitt var 18 % hardere enn vanlig diamant, og lonsdaleitt eller sekskantet diamant var 58 % hardere.
Det sjeldne mineralet lonsdaleitt dannes når en meteoritt som inneholder grafitt faller til bakken, og bornitratwurtzitt blir født under vulkanutbrudd.
Hvis forskernes antagelser bekreftes, kan dette vise seg å være det mest nyttige materialet av de tre, siden bornitridwurtzitt forblir mer holdbar ved høye temperaturer. Materialet kan brukes i skjære- og boreverktøy ved høye temperaturer.
Det er paradoksalt, men sant: wurtzite bornitrid skylder sin hardhet til fleksibiliteten til atombindinger. Når det påføres trykk på strukturen til materialet, omorganiseres noen atombindinger med 90 % for å avlaste trykket på materialet.
Absolutt ny type diamanter ble oppnådd takket være oppdagelsen av betingelsene for dannelsen av meteorittdiamanter
tre hovedstrukturnivåer av materie i henhold til representasjonsskalaen.
På et visst stadium i utviklingen av livet på jorden oppsto intelligens, takket være hvilken det sosiale strukturelle nivået av materie dukket opp. På dette nivået skilles følgende: individ, familie, kollektiv, sosial gruppe, klasse og nasjon, stat, sivilisasjon, menneskeheten som helhet.
I følge et annet kriterium - representasjonsskalaen - i naturvitenskap er det tre hovedstrukturnivåer av materie:
- mikrokosmos- verden av ekstremt små, ikke direkte observerbare mikroobjekter, hvis romlige dimensjon er beregnet fra 10-8 til 10-16 cm, og levetiden er fra uendelig til 10-24 sekunder;
- makrokosmos- verden av makroobjekter i samsvar med mennesket og dets erfaring. Romlige mengder av makroobjekter er uttrykt i millimeter, centimeter og kilometer (10-6-107 cm), og tid - i sekunder, minutter, timer, år, århundrer;
- megaverden- en verden av enorme kosmiske skalaer og hastigheter, avstander som måles i astronomiske enheter, lysår og parsecs (opptil 1028 cm), og levetiden til romobjekter er millioner og milliarder av år
Strukturelle nivåer i mikroverdenen.
1. Vakuum. (felt med minimal energi.)
2. Elementærpartikler.
Elementærpartikler er de grunnleggende "byggesteinene" som utgjør både materie og feltet. Dessuten er alle elementærpartikler heterogene: noen av dem er sammensatte (proton, nøytron), mens andre er ikke-kompositt (elektron, nøytrino, foton). Partikler som ikke er sammensatte kalles fundamentale.
3. Atomer. Atom er en partikkel av materie mikroskopisk størrelse og masse, den minste delen av et kjemisk grunnstoff som er bæreren av dets egenskaper.
Et atom består av en atomkjerne og elektroner. Hvis antallet protoner i kjernen faller sammen med antallet elektroner, viser atomet seg som helhet å være elektrisk nøytralt.
4. Molekyler. Molekyl - en elektrisk nøytral partikkel dannet av to eller flere atomer forbundet med kovalente bindinger, den minste partikkelen av et kjemisk stoff
5. Mikrokropper.
Nye funn har tillatt:
1) å avsløre eksistensen i objektiv virkelighet av ikke bare makro-, men også mikroverden;
2) bekrefte ideen om sannhetens relativitet, som bare er et skritt på veien til kunnskap om de grunnleggende egenskapene til naturen;
3) bevise at materie ikke består av et "udelelig primærelement" (atom), men av en uendelig variasjon av fenomener, typer og former for materie og deres innbyrdes forhold.
strukturelle nivåer av organisering av materie i megaverdenen og karakterisere dem.
Kort beskrivelse av megaverdenen
Hoved strukturelle elementer megaverdenen er 1) kosmiske kropper, 2) planeter og planetsystemer; 3) Stjernehoper 4) Galakser. Kvasarer, galaktiske kjerner 5) Grupper av galakser 6) Superklynger av galakser 7) Metagalakse 8) Universet.
En stjerne er den viktigste strukturelle enheten i megaverdenen. Dette kraftige kilder energi, naturlige termonukleære reaktorer der kjemisk utvikling skjer. Delt inn i vanlige (sol) og kompakte (svarte hull)
En planet er en vandrende stjerne, alle kretser rundt solen og rundt sin akse med forskjellige intervaller (for eksempel planeter i solsystemet). Dvergplaneter: Pluto, Charon, Ceres, Seine, Sedna.
STJERNEKLYNPER er gravitasjonsbundne grupper av stjerner av samme alder og felles opprinnelse. Skille mellom kulehoper og åpne klynger
Galaxy (gammelgresk Γαλαξίας - melkeaktig, melkeaktig) - et gigantisk, gravitasjonsbundet system av stjerner og stjernehoper, interstellar gass og støv, og mørk materie. I henhold til deres form er de delt inn i runde, spiralformede og uregelmessige asymmetriske former.
Quasar (eng. quasar) er en kraftig og fjern aktiv galaktisk kjerne. Kvasarer er blant de lyseste objektene i universet - deres strålingskraft er noen ganger titalls eller hundrevis av ganger større enn den totale kraften til alle stjernene i galakser som vår.
Galaksehoper er gravitasjonsbundne systemer av galakser og er blant de største strukturene i universet. Størrelsen på galaksehoper kan nå 108 lysår.
En megagalakse er en del av universet som er tilgjengelig for observasjon (både ved hjelp av teleskoper og med det blotte øye).
Makroverdenen er en verden av makroobjekter, hvis dimensjon korrelerer med omfanget av menneskelig erfaring. Romlige mengder uttrykkes i millimeter, centimeter, meter og kilometer, og tid - i sekunder, minutter, timer, dager og år. Makrokosmos har flere organisasjonsnivåer (fysiske, kjemiske, biologiske og sosiale).
Som nevnt tidligere har makrokosmos en ganske kompleks organisasjon. Dets minste grunnstoff er atomet, og dets største system er planeten Jorden. Det inkluderer både ikke-levende systemer og levende systemer på ulike nivåer. Hvert organisasjonsnivå i makroverdenen inneholder både mikrostrukturer og makrostrukturer. For eksempel ser det ut til at molekyler tilhører mikrokosmos, siden de ikke er direkte observert av oss. Men på den ene siden mest stor struktur mikroverden - atom. Og vi har nå muligheten til å se til og med en del av et hydrogenatom ved å bruke den nyeste generasjonen av mikroskoper. På den annen side er det enorme molekyler som er ekstremt komplekse i sin struktur, for eksempel kan DNA-et til kjernen være nesten én centimeter langt. Denne verdien er allerede ganske sammenlignbar med vår erfaring, og hvis molekylet var tykkere, ville vi sett det med det blotte øye.
Alle stoffer, enten faste eller flytende, består av molekyler. Molekyler dannes og krystallgitter, og malm, og steiner og andre gjenstander, dvs. hva vi kan føle, se osv. Men til tross for så enorme formasjoner som fjell og hav, er disse alle molekyler koblet til hverandre. Molekyler - nytt nivå organisasjoner, de består alle av atomer, som i disse systemene anses som udelelige, dvs. elementer i systemet.
Både det fysiske organiseringsnivået til makrokosmos og kjemisk nivå håndtere molekyler og ulike forhold stoffer. Imidlertid er det kjemiske nivået mye mer komplekst. Det er ikke redusert til det fysiske, som vurderer strukturen til stoffer, deres fysiske egenskaper, bevegelse (alt dette ble studert innenfor rammen av klassisk fysikk), i det minste når det gjelder kompleksiteten til kjemiske prosesser og reaktivitet stoffer.
På det biologiske nivået av organisering av makrokosmos, i tillegg til molekyler, kan vi vanligvis ikke se celler uten et mikroskop. Men det er celler som når enorme størrelser, for eksempel er aksonene til blekksprutneuroner én meter lange eller enda mer. Samtidig har alle celler visse lignende funksjoner: De består av membraner, mikrotubuli, mange har kjerner og organeller. Alle membraner og organeller består på sin side av gigantiske molekyler (proteiner, lipider osv.), og disse molekylene består av atomer. Derfor er både gigantiske informasjonsmolekyler (DNA, RNA, enzymer) og celler mikronivåer biologisk nivå organisering av materie, inkludert slike enorme formasjoner som biocenoser og biosfæren.
På sosialt nivå Organiseringen av makrokosmos (samfunnet) skiller også mellom ulike organisasjonsnivåer. Dermed er personlighet individuell sosialitet; familie, arbeidslag - interindividuell sosialitet. Både individuell sosialitet og interindividuell sosialitet er mikronivåer i samfunnet. Samfunnet og staten selv er overindividuell sosialitet – makronivået.
Avslør forholdet mellom mikro-, makro- og megaverdenene.
Grensene til mikro- og makrokosmos er mobile, og det er ikke noe separat mikrokosmos og et separat makrokosmos. Naturligvis bygges makroobjekter og megaobjekter av mikroobjekter, og makro- og megafenomener er basert på mikrofenomener. Dette sees tydelig i eksemplet med konstruksjonen av universet fra samvirkende elementærpartikler innenfor rammen av kosmisk mikrofysikk. Vitenskapen viser en nær forbindelse mellom makro- og mikroverdenen og oppdager spesielt muligheten for utseendet til makroskopiske objekter i kollisjonen av høyenergimikropartikler