Тема 8. Концепции вещества и энергии

Все то, из чего состоит окружающая нас известная сейчас и познаваемая нами часть Вселенной, называют материей. Философское определение материи — это объективная реальность вне и независимо от человеческого сознания и отражаемая им. Материя существует в различных формах (например, вещество, поле).

Вещества Вселенной при различных температурах и давлениях могут находиться в четырех агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном и плазменном.

Мерой различных форм движения материи является энергия. Она бывает в различных видах: механическая, тепловая, внутренняя, химическая, электрическая, магнитная, солнечная, атомная, ядерная, термоядерная и др.

Фундаментальными законами природы являются законы сохранения. Существуют законы сохранения различных величин: массы, энергии, количества движения, момента количества движения, заряда и др.

В природе существуют принципы симметрии объектов и физических законов. Различным симметриям физических законов в природе соответствуют определенные законы сохранения. Закон сохранения энергии есть следствие однородности времени. Закон сохранения импульса есть следствие однородности пространства. Закон сохранения момента импульса есть следствие изотропности пространства.

Вопросы для контроля знаний

1. В чем качественная особенность философского определения материи от естественно-научного его понимания?

2. Какими всеобщими свойствами обладает материя?

3. Какие основные формы и виды, материи вы знаете?

4. В чем смысл теоремы Э. Нетер?

5. Какие виды энергии вам известны?

6. Чем обусловливается важность развития энергетики?

7. Дайте краткую характеристику традиционным источникам энергии.

8. Каковы перспективы развития атомной энергетики?

9. Какими факторами обусловливается относительно медленное развитие гелиоэнергетики?

10. Каковы перспективы широкого использования источников энергии ветра, Мирового океана и геотермальных источников?

Тема 9. Состав, структура и взаимопревращения веществ

Состав, структуру вещества и закономерности их взаимопревращений изучают в химии, которая является одним из разделов естествознания.

Основой химической науки является атомно-молекулярное учение, закон сохранения материи, периодический закон, теория строения вещества, учение о химическом процессе.

Вещество состоит из молекул, а молекулы из атомов. Атомы в молекулах удерживаются химическими связями. Химические связи отличаются насыщаемостью. Валентность атомов определяет характер строения и химические свойства молекул.

Структура вещества, под которой понимают упорядоченную связь и взаимодействие между элементами системы, определяет целостные ее свойства.

Для вступления в химическую реакцию необходимо преодолеть некоторый энергетический барьер, соответствующий энергии активации, возможность накопления которой сильно зависит от температуры. К условиям протекания химических процессов относятся прежде всего термодинамические факторы, характеризующие зависимость реакций от температуры, давления и некоторых других условий. В еще большей степени характер и особенно скорость реакций зависят от кинетических условий, которые определяются наличием катализаторов и других добавок к реагентам, а также влиянием растворителей, стенок реактора и иных условий.

Актуальными проблемами современной химии являются вопросы самоорганизации и эволюции химических систем, использование катализа и биокатализа.