Макромир

Планета Земля.

Земля – не идеальный шар, она сплюснута у полюсов и расширена к экватору. Такое геометрическое тело называется сфероидом, или эллипсоидом вращения. В. И. Вернадский назвал такую форму геоидом. Геоид – это фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тяжести.

– Путь Земли вокруг Солнца – земная орбита – имеет форму эллипса.

– Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

– Литосфера – твердая оболочка Земли, включающую земную кору и верхнюю часть мантии. Слой земной коры состоит из горных пород и минералов (толщина от 10 до 70 км.)

– Мантия Земли располагается под земной корой, ближе к центру Земли (толщина до 3000 км.). Внутри мантии на глубине 100-250 км находится слой повышенной пластичности вещества – астеносфера. Мантия состоит из магния, железа и кремния.

– Ядро Земли. Радиус – 3500 км и температура = 4000 градусов по Цельсию

– На глубине 1 км. Подземные воды могут находиться и в твердом, и в жидком состоянии.

- На высоте 10 км. над поверхностью Земли воздух состоит из азота и кислорода.

– Мировой океан включает в себя все моря и океаны.

– В водах Мирового океана среднее содержание солей от общей массы воды составляет 3,5%.

– Месторождения нефти и газа связаны с тектоническими структурами равнин.

– Известняк под влиянием повышенного давления и высокой температуры превращается в мрамор.

В составе Земли преобладают (как по массе, так и по числу атомов): железо, кислород, кремний и магний. В сумме они составляют более 90% массы Земли. Земная кора почти наполовину состоит из кислорода и более чем на четверть из кремния. Значительная доля алюминия, магния, кальция, натрия и кальция. Кислород, кремний, алюминий дают наиболее распространенные в коре соединения – кремнезём и глинозём. Мантия состоит в основном из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. Они образуют силикаты.

,Процессы, совершающиеся в недрах на поверхности Земли: 1) внутренние, или эндогенные процессы, движущим началом которых является внутренняя энергия Земли (главным образом энергия радиоактивного начала); свойственны глубинным геосферам. Глубинные эндогенные процессы воздействуют на земную кору, вызывая вертикальные и горизонтальные перемещения отдельных её участков и блоков (движения земной коры), деформацию и преобразование внутренней структуры земной коры. Все эти процессы называются тектоническими, а область их проявления, охватывающая, кроме земной коры, по меньшей мере и верхнюю мантию, – тектоносферой. 2) Вторую группу составляют внешние, или экзогенные процессы, процессы, порождаемые поступающей на Землю энергией солнечного излучения.

Вода

– Способность воды растворять ионные вещества и тем самым обеспечивать жизнедеятельность клетки обусловлено тем, что … молекулы воды сильно полярны.

– Свойства молекул воды отличаются от свойств атомов водорода и кислорода.

– Значительная прочность связей между молекулами в жидкой воде обусловлена электрической полярностью, являющейся результатом специфического распределения электронов в атомах водорода и кислороа.

- Характерное расположение электронов в молекуле воды придаёт ей электрическую асимметрию – каждый из двух атомов водорода обладает частичным положительным зарядом, атом кислорода несет частичный отрицательный заряд.

– Молекула воды хотя и не имеет суммарного заряда, но представляет собой электрический диполь, подобный магниту. Благодаря дипольному моменту, молекулы воды взаимодействуют друг с другом сильнее, чем у других веществ.

– Связи притяжения между молекулами воды определяются в основном их полярной природой. Этот тип электростатического взаимодействия называют водородной связью.

– Наличием водородных связей между молекуламси воды объясняются её необычные физические свойства: максимальная плотность при температуре 4 градуса по Цельсию, высокая температура кипения, большие : теплоёмкость, теплота испарения и поверхностное натяжение.

– Полярность и способность к образованию водородных связей делают воду великолепным растворителем полярных и нейтральных молекул.

Микромир

Рождение квантовых представлений. Неклассическая физика.

– В 1880 г. Г. Герц экспериментально подтвердил гипотезу Д. Максвелла о том, что свет представляет собой электромагнитные волны. Однако в явлениях фотоэффекта световой поток имеет свойства частиц.

– Фотоэффект – это явление выбивания электронов с поверхности проводника под действием света. В этом случае свет ведёт себя как поток частиц. Для объяснения этого эффекта А. Эйнштейн предположил, что свет состоит из квантов, которые впоследствии назвали фотонами.

– Принцип дополнительности Бора: корпускулярные и волновые свойства субатомных объектов следует рассматривать не как противоречащие друг другу, а как взаимно дополняющие друг друга.

– Принцип Паули: «при движении вокруг ядра Z-электроны располагаются в соответствии с квантово-механическим законам»… 1. В любом атоме не может быть двух одинаковых электронов, определяемых набором четырех квантовых чисел: главного, орбитального, магнитного и магнитно-силового; 2. В состояниях с определенным значением могут находиться в атоме не более двух электронов. Значит, на первой оболочке («орбите») могут находиться только 2 электрона, на второй – 8, на третьей – 18… Т.о. совокупность электронов в многоэлектронном атоме, имеющих одно и то же главное квантовое число n , называют электронной оболочкой.В каждой из оболочек электроны располагаются по подоболочкам, которые соответствуют определенному значению L. Принцип Паули дает объяснение периодической системе Менделеева.

– В 1895 г. В. К. Рентген, исследуя катодные лучи, обнаружил лучи, способные проникнуть сквозь непрозрачные для обычного света тела. Эти лучи были названы Х-лучами или рентгеновскими лучами.

– В 1896 г. А. Беккерель обнаружил, что атомы одних элементов могут самопроизвольно превращаться в атомы других в результате ядерных излучений. Это явление получило название «радиоактивность» (от лат. «испускать лучи» + «деятельный».

– В конце 19 в. Д. Томсон пришел к выводу, что эти лучи – поток отрицательно заряженных частиц. Так он доказал существование в атоме отрицательно заряженных частиц, которые получили название «электроны». Электрон был первой открытой элементарной частицей. Поскольку атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение, что помимо электронов в нем существуют также положительно заряженные частицы.

– Макс Планк выдвинул гипотезу: испускание и поглощение электромагнитного излучения может происходить только дискретно, конечными порциями – квантами.

– Нильс Бор (1885-1962)разработал квантовую теорию строения атома (1913 г.): в любом атоме существуют дискретные (стационарные) состояния, находясь в которых атом энергию не излучает; при переходе атома из одного стационарного состояния в другое он излучает или поглощает порцию энергию.» В атоме электроны могут двигаться только по определенным, так называемым разрешенным, или стационарным, круговым орбитам, на которых они несмотря на наличие у них ускорения, не излучают электромагнитных волн (поэтому эти орбиты названы стационарными)» – это постулат стационарного состояния.

«Электрон на каждой стационарной орбите обладает определенной энергией.

– Резерфорд и английский химик Ф. Содди дали трактовку радиоактивного распада как процесса превращения химических элементов из одних в другие.

– Гипотеза Луи де Бройля (1924 г.) об универсальности корпускулярно-волнового дуализма, согласно которой не только фотоны, но и любые другие частицы материи, наряду с корпускулярными, обладают и волновыми свойствами

– Эйнштейн (1905 г.) создал квантовую теорию света: не излучение света, но и его распространение происходит в виде потока световых квантов – фотонов. Фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию.

– Красной границей фотоэффекта называется определенная длина волны излучения, начиная с которой наблюдается ток Максимальная кинетическая энергия линейно возрастает с частотой света и зависит от его интенсивности. Если частота излучения меньше некоторой определенной для данного вещества минимальной величины, то фотоэффект не происходит.

Корпускулярно-волновой дуализм – это постулат, что всем микрочастицам одновременно присущи и корпускулярные, и волновые свойства. Любой микрообъект, в том числе и обладающий массой покоя, имеет корпускулярные (энергия, импульс) и волновые свойства (частота и длина волны). Для них существуют возможности проявить себя либо в виде волны, либо в виде частицы.

– Волновое уравнение Шредингера является уравнением движения микрочастицы в различных силовых полях. Шредингер создал теорию, в которой дискретные стационарные состояния уподоблялись стоячим волнам какой-либо системы.