Практикум. 
Концепции современного естествознания

Вопросы и задания для самоконтроля.

• 1. Охарактеризуйте теоретические подходы к пониманию теплоты, сформировавшиеся в классической физике.
• 2. Что такое замкнутая система? Существуют ли такие системы? Приведите примеры.
• 3. Каков физический смысл температуры?
• 4. Какие объекты изучает классическая термодинамика?
• 5. Какие новые, но сравнению с классической термодинамикой, методологические идеи порождены молекулярно-кинетической теорией?
• 6. Определите понятия «равновесный» и «неравновесный процесс». Приведите примеры.
• 7. Охарактеризуйте первое начало термодинамики.
• 8. В чем заключается сущность нулевого и третьего начал термодинамики?
• 9. Из каких начал термодинамики вытекает неизбежность «стрелы времени»?
• 10. Почему из начал термодинамики вытекает невозможность построения вечного двигателя?
• 11. Охарактеризуйте понятие энтропии. В каких процессах энтропия возрастает, а в каких уменьшается?
• 12. В чем суть гипотезы «тепловой смерти» Вселенной? Почему она ошибочна?

Задачи.

1. Поразмышляйте над тезисом.

Бельгийский физик и физико-химик И. Р. Пригожин (1917—2003) в своей Нобелевской лекции (1977) отметил:

«В истории науки второй закон термодинамики сыграл выдающуюся роль, далеко выходящую за рамки явлений, для объяснения сущности которых он был предназначен. Достаточно вспомнить работы Больцмана в области кинетической теории, разработку Планком квантовой теории излучения и Эйнштейном теории спонтанной эмиссии; в основе всех этих достижений лежит второй закон термодинамики»^[1].

• 1. Попробуйте установить связь между вторым началом термодинамики и молекулярно-кинетическими представлениями.
• 2. Какую роль, с вашей точки зрения, сыграло второе начало термодинамики в обосновании теории кванта М. Планком?
• 3. Существует ли связь этого закона с объяснением теории фотоэффекта, которое дал А. Эйнштейн?
• 2. Прочитайте выдержку из работы С. Карно и рассмотрите шуточную иллюстрацию к ней, где теплород изображен в виде некоторого ехидного существа (рисунок).

«Теплород, полученный в топке благодаря горению, проходит через стенки котла, дает рождение пару и с ним как бы соединяется. Пар увлекает его с собой, несет в цилиндр, где он выполняет некоторую службу, а оттуда — в холодильник, где, соприкасаясь с холодной водой, пар сжижается. Холодная вода холодильника поглощает, в конечном счете, теплород, полученный от сгорания. Она согревается паром, как если бы была поставлена непосредственно на топку. Пар здесь — только средство переноса теплорода…»¹

Роль теплорода по С. Карно²

• 1. Попробуйте переложить объяснения С. Карно на язык современных научных понятий о природе теплоты.
• 2. Что означает понятие «некоторая служба»? Какой современный термин соответствует этому понятию?
• 3. Почему С. Карно удалось построить практически работающую теорию тепловых двигателей, несмотря на то что он исходил из ложного представления о теплороде?^[2][3]

• [1] Цит. по: Карпенков С. X. Концепции современного естествознания. 3-е изд. неправ, и доп. М.: Академический проект, 2003. С. 165.
• [2] Из работы: Карно С. Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу. Цит. по: Энциклопедия для детей. Т. 16. Физика. М.: Аванта+, 2001. С. 173.
• [3] Энциклопедия для детей. Т. 16. Физика. С. 173.