Симметрия природы и законы сохранения

Информация - Философия

Другие материалы по предмету Философия

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ьности. Таким образом, в общем случае была разработана единая методика определения энергоемкости веществ на основе сгорания веществ в чистом кислороде, позволяющая без особых потерь передать теплоту воде и измерить ее.

В 1822 г. французский математик Ж. Б. Фурье (1768-1830), исследуя тепловые процессы, вывел дифференциальные уравнения теплопроводности (закон Фурье) и разработал методы интегрирования в работе "Аналитическая теория тепла", используя разложение функций в тригонометрический ряд ряд Фурье. Так вошли в математическую и теоретическую физику ряды Фурье и интеграл Фурье.

Русский академик Г. И. Гесс (1802 - 1850), исследуя химические реакции, в своем законе связывал сохранение и превращение вещества, включая тепловое, а следовательно, подтвердил законы сохранения и превращения энергии.

Вслед за Джоулем, Томсоном (лордом У. Кельвином) (1824 - 1907) и Г. Гельмгольцем (1821 - 1894), Р. Клаузиус (1822 - 1888) применил закон сохранения и превращения энергии к электрическим явлениям (1852), обратив внимание на то, что между затраченной работой и полученной теплотой наблюдается постоянство соотношения только при циклических процессах тело периодически возвращается в исходное состояние.

Томсон применил этот закон к световым явлениям, химическим процессам и жизнедеятельности живых организмов, а затем к электрическим и магнитным явлениям, установив выражение для энергии магнитного поля в виде интеграла Фурье, взятого по объему.

Итак, закон сохранения и превращения энергии приобрел права всеобщего закона Природы, объединяющего живую и неживую Природу в виде первого начала термодинамики сохраняется энергия (а не теплота).

Под законами сохранения, наряду с сохранением полной энергии, понимают сохранение импульса и момента импульса они определяют динамику и галактик, и элементарных частиц, а также ряд других законов сохранения, например закон сохранения странности и некоторых квантовых чисел.

Различают два вида энергии: потенциальную и кинетическую.

Понятие потенциальной энергии тела вводится для сил, работа которых определяется только положением начальной и конечной точек траектории. Такие силы называют консервативными. Работа неконсервативных сил зависит от формы траектории, например, силы трения.

Кинетическая энергия это энергия массы, движущейся под действием неконсервативных сил, а поэтому правильнее говорить о ее приращении, которое равно работе всех сил, приложенных к телу. Это могут быть силы упругости, тяготения, трения и т. д.

Связь симметрии пространства и законов сохранения была изложена немецким математиком Э. Нетер (1882-1935) в форме фундаментальной теории: однородность пространства и времени влечет законы сохранения импульса и энергии, а изотропность пространства сохранения момента импульса и энергии.

Установление связи между свойствами пространства и времени и законами сохранения выражается в вариационном принципе.

 

Закон изменения полной энергии

Сумму кинетической и потенциальной энергий называют полной энергией тела. Она включает кинетическую энергию, которая всегда положительна, и потенциальную, которая может быть как положительной, так и отрицательной. Таким образом, полная энергия может быть любого знака и равна нулю. Один из важнейших законов механики гласит: приращение полной энергии тела равно работе неконсервативных сил.

 

Закон сохранения полной энергии

Если неконсервативные силы отсутствуют или их работа равна нулю, то полная энергия не меняется, то есть имеет одно и то же значение в любой момент времени.

 

Закон сохранения полной энергии системы тел

Если в замкнутой системе действуют силы трения, то полная энергия системы уменьшается, что не означает ее исчезновения. Наличие трения приводит к увеличению кинетической энергии движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия за счет уменьшения полной энергии. Сохранение полной энергии замкнутой системы, равной сумме полной и внутренней энергий, является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии всех форм движения материи.

Закон сохранения энергии в применении к тепловым процессам выражен в первом начале термодинамики. При этом в многоатомных молекулах кинетическая энергия складывается из трех независимых частей энергии движения молекулы как целого, вращательной энергии и колебательной энергии ядер.

Передача тепла возможна, кроме трения, теплопроводностью, конвенцией, излучением.

С законами сохранения энергии тесно связан закон пропорциональности, или взаимосвязи массы и энергии (эта связь совершенно универсальна): изменение массы тела прямо пропорционально изменению полной энергии или приращению кинетической и собственной (потенциальной) энергии.

 

Закон сохранения импульса

Данный закон представляет собой результат симметрии относительно параллельного переноса исследуемого объекта в пространстве, суть однородность пространства. Так, в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. В случае системы материальных точек, их полный импульс определяется как векторная сумма всех импульсов, составляющих систему материальных точек.

Системы, на которые не действуют внешние силы, называют замкнутыми. Основная масса зако

s