Основы специальной теории относительности. Релятивистское выражение для импульса и энергии. Взаимосвязь массы и энергии.

Основу СТО, опубликованной в 1905 г. Эйнштейном, составляют два постулата:

1. Принцип относительности Эйнштейна. Он гласит, что все физические процессы при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Это значит, что все инерциальные системы равноправны и физические процессы, проходящие в них, описываются одними и теми же закономерностями.

2. Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника и приемника света. Она одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в вакууме – предельная скорость в природе. Это одна из важнейших физических постоянных, т.н. «мировых констант».

Из СТО следует ряд следствий:

1) Скорость движения любого тела в любой инерциальной системе отсчета не может быть больше скорости света с. Если одна из скоростей в такой системе равна с, то сумма скоростей тоже будет равна с.

2) Масса тела зависит от скорости его движения. На скоростях близких к скорости света, масса движущегося тела увеличивается по отношению к массе покоящегося.

3) В системе, движущейся на скорости близкой к скорости света, наблюдается замедление хода времени, по сравнению с ходом времени покоящейся системы. Отсюда вытекает т.н. «парадокс близнецов». Он заключается в следующем. Если один близнец остается на Земле (покоящаяся система), а другой улетает на ракете, движущейся со скоростью близкой к скорости света (движущаяся система), то, возвратившись на Землю, он обнаружит, что его брат-близнец стал намного старше его.

4) Взаимосвязь массы и энергии, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна E=mc2 Здесь энергия – это вся энергия, запасенная массой, а не кинетическая энергия. Эта энергия, высвобождаемая при радиоактивном распаде, термоядерном синтезе и др.

23.Уравнения химических реакций как классические модели химических процессов. Типы химических связей и типы химических реакций. Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов. Уравнение химической реакции даёт качественную и количественную информацию о химической реакции, реагентах и продуктах реакции; его составление основывается на законах стехиометрии, в первую очередь, законе сохранения массы веществ в химических реакциях. Кроме уравнений используются полные и краткие схемы химических реакций – условные записи, дающие представление о природе реагентов и продуктов, т. е. качественную информацию о химической реакции. Типы химических связей и реакции Ковалентная связь образуется за счёт общих электронных пар, возникающих в оболочках связываемых атомов. Она может быть образована атомами одного итого же элемента и тогда она неполярная; например, такая ковалентная связь существует в молекулах одноэлементных газов H2, O2, N2, Cl2 и др.

Ковалентная связь может быть образована атомами разных элементов, сходных по химическому характеру, и тогда она полярная; например, такая ковалентная связь существует в молекулах H2O, NF3, CO2. Ковалентная связь образуется между атомами элементов, обладающих электроотрицательным характером.

Ионная связь — прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью (> 1, 7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью. Ионная связь возможна только между атомами электроположительных и электроотрицательных элементов, находящихся в состоянии разноименно заряженных ионов.

Ионы - это электрически заряженные частицы, образующиеся из нейтральных атомов или молекул путем отдачи или присоединени электронов. При отдаче электронов образуется положительно заряженный ион-катион, при присоединении-отрицательный-анион.

Металлическая связь - Металлы и их сплавы кристаллизуются в форме металлических решёток. Узлы в металлической решётке заняты положительными ионами металлов. Валентные электроны, отделившиеся от атомов металлов и оставшиеся в узлах кристаллической решётки ионы, более или менее свободно перемещаются в пространстве между катионами и обуславливают электрическую проводимость металлов. Между ионами и свободными электронами возникают электростатические взаимодействия, которые и являются причиной возникновения металлической связи. Простые химические реакции, в свою очередь, обычно подразделяют на четыре типа: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения и реакции обмена. химические реакции соединения
A+B=AB
Из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное химические реакции разложения
AB=A+B
Из сложного вещества образуется несколько простых или сложных веществ химические реакции замещения
A+BC=AC+B
Атом простого вещества замещает один из атомов сложного химические реакции ионного обмена
AB+CD=AD+CB Сложные вещества обмениваются своими составными частями

25. Формирование планеты Земля. Её строение и эволюция. Согласно современным научным представлениям, Земля и другие планеты Солнечной системы, сформировались 4, 54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Луна сформировалась позднее, вероятно, в результате касательного столкновения Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной. Часть массы этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне. Внутреннее строение земли таково: Первый слой: Земная кора, затем верхняя мантия, мантия, внешнее ядро и внутреннее ядро. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые постепенно мигрируют по поверхности за периоды во много миллионов лет. Приблизительно 70, 8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро (которое и является источником магнитного поля Земли) и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, железное.

Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов. Существует ряд гипотез возникновения жизни на Земле. Около 3, 6—4, 1 млрд лет назад появился «последний универсальный общий предок»

Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток — эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли.

Поскольку поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, континенты появлялись и разрушались, порой собираясь в суперконтинент. Приблизительно 750 млн лет назад, самый ранний из известных суперконтинентов — Родиния, стал раскалываться на части. Позже континенты объединились в Паннотию (600—540 млн лет назад), затем в последний из суперконтинентов — Пангею, который распался 180 миллионов лет назад.

Около 535 млн лет назад, было пять массовых вымираний. Последнее массовое вымирание случилось 65 млн лет назад, когда, вероятно, падение метеорита привело к исчезновению динозавров (не птиц) и других крупных рептилий, но обошло мелких зверей, таких как млекопитающие, которые тогда напоминали землероек. В течение последних 65 миллионов лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения. Это позволило использовать орудия и способствовало общению, которое помогало добывать пищу и стимулировало необходимость в большом мозге. Развитие земледелия, а затем цивилизации, в короткие сроки позволило людям воздействовать на Землю как никакая другая форма жизни, влиять на природу и численность других видов.

Последний ледниковый период начался примерно 40 млн лет назад, его пик приходится на плейстоцен около 3 миллионов лет назад. На фоне продолжительных и значительных изменений средней температуры земной поверхности, что может быть связано с периодом обращения Солнечной системы вокруг центра Галактики(около 200 млн лет), имеют место и меньшие по продолжительности циклы похолодания и потепления, происходящие каждые 40—100 тысяч лет.