5. Энтропия системы может изменяться …

			как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, если система открытая
			только в сторону уменьшения, если система изолированная
			только в сторону увеличения, если система открытая
			как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, если система изолированная

Решение: Второй закон термодинамики запрещает понижение энтропии изолированной системы. Все остальное не запрещено, то есть может происходить в реальности, в частности любое изменение энтропии системы открытой.

6. Обозначим:  – количество энтропии, которое Земля ежегодно получает с потоком солнечного света;  – количество энтропии, которое Земля ежегодно отправляет в космос с потоком собственного теплового излучения;  – количество энтропии, которое ежегодно производится на Земле во всех происходящих на ней процессах. Тогда, учитывая, что на Земле с течением времени постоянно возникали все более сложные и упорядоченные структуры (например, биосфера и человеческое общество), должно иметь место неравенство …

Решение: Возникновение структур означает рост упорядоченности. Поскольку энтропия есть мера беспорядка, возникновение структур на Земле должно было сопровождаться понижением энтропии планеты. А это возможно лишь в том случае, если отвод энтропии с Земли в космическое пространство перекрывает ее поступление на Землю с солнечным светом и собственное производство вместе взятые, или, по крайней мере, компенсирует эти две «приходные статьи»: 

7. Между вторым законом термодинамики, утверждающим, что в мире преобладает деградация (рост энтропии), и биологическим эволюционизмом, утверждающим закономерность возникновения все более сложных и высоко организованных организмов, в действительности нет противоречия, поскольку …

• +  закон роста энтропии непосредственно применим лишь к изолированным системам и не противоречит выводам биологии, имеющей дело с открытыми системами

• второй закон термодинамики надежно подтвержден опытом, значит, противоречащая ему эволюционная теория просто неверна

• эволюционная теория – основа биологии, лидирующей в современном естествознании, а противоречащий ей закон роста энтропии отвергнут

• живые организмы не подчиняются физическим законам, которые применимы лишь к неживым объектам

8. Законы термодинамики не запрещают устройства, которое …

• +производит полезную работу 6 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 15 кДж

• производит полезную работу 15 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 6 кДж

• производит полезную работу 15 кДж, не потребляя при этом энергии

• производит полезную работу 15 кДж, сжигая для этого топливо с общей теплотворной способностью 15 кДж

Решение: Первый закон термодинамики (закон сохранения количества энергии при ее превращениях) утверждает невозможность вечного двигателя первого рода – гипотетического устройства, которое производило бы полезной работы больше, чем потребляло энергии. Второй же закон термодинамики можно сформулировать как запрет на создание вечного двигателя второго рода – гипотетического устройства, единственным результатом работы которого было бы превращение тепловой энергии в равное количество полезной работы.

9. Используя введенное Людвигом Больцманом понимание энтропии как меры беспорядка, можно вычислять энтропию не только природных систем, но и текстов, как созданных человеком, так и естественных (последовательность нуклеотидов в ДНК, последовательность аминокислот в белковой молекуле и так далее). Укажите, какой из приведенных текстов обладает максимальной энтропией. +ЪДЕЩТОЩРТУЬЗЕНЫ ЛН

 ДЫР БУЛ ЩИР УБЕЩУР

 МАМА ОЛИ МЫЛА РАМУ

 АААААААААААААААААА

10. Не относится к числу известных в физике и вообще в естественных науках форм энергии … + положительная и отрицательная психоэнергия

 потенциальная и кинетическая энергия в)  ядерная энергия г)  тепловая энергия

Решение: В естествознании энергия – это физическая величина, то есть характеристика материальных объектов, которую возможно объективно измерить и выразить числом. В обыденной речи и в псевдонауках типа парапсихологии или экстрасенсорики понятие «энергия» часто используется в смысле, близком к понятию «жизненная сила», то есть как характеристика активности объекта или, чаще, субъекта. Естественно, «энергия» в этом смысле является лишь метафорой и не может быть измерена, тем более объективно, и выражена числом.

Тема: Принцип возрастания энтропии В классической книге Ю. Одума «Основы экологии» говорится, что при протекании потока энергии по трофическим цепям качество энергии на каждом следующем трофическом уровне существенно выше, чем на предыдущем. Это не противоречит второму закону термодинамики, требующему, чтобы качество энергии во всех процессах в целом понижалось, поскольку …

			с каждого трофического уровня на следующий переходит не более 10 % энергии (высококачественной), а остальные 90 % (низкокачественной) энергии рассеиваются в окружающей среде
			законы термодинамики, в том числе второй закон, сформулированы в физике, которая занимается изучением неживой природы, а функционирование экосистем определяется живыми организмами
			выводы Одума являются чисто умозрительными, философскими, и не могут сопоставляться с таким строгим количественным законом природы, как второй закон термодинамики
			согласно четвертому закону экологии, сформулированному не менее известным экологом Б. Коммонером, «природа знает лучше»

Решение: В целом качество энергии по мере ее протекания сквозь экосистему понижается, поскольку на каждом трофическом уровне не менее 90 % энергии переходит в низкокачественные формы (большей частью, по свидетельству того же Ю. Одума, в теплоту) и отдается в окружающую среду. Тот остаток энергии, который, согласно известному в экологии «правилу 10 %», переходит на более высокий трофический уровень и отличается высоким качеством, общей тенденции к понижению качества энергии изменить не может.

Общий смысл _________ закона термодинамики заключается в том, что энергию невозможно произвести и невозможно израсходовать.

			первого
			второго
			третьего
			и первого, и второго

Решение: Слово «производить» имеет основной смысл «создавать что-либо (из чего-то другого)». Но энергия, согласно первому закону термодинамики, не может возникать из чего-то другого или из ничего. Все, что с ней может происходить, – это качественное преобразование из одной формы в другую при сохранении количества. Поэтому нельзя сказать «производство энергии» (но можно сказать «производство электроэнергии», имея в виду целенаправленное превращение других форм энергии в электрическую). По аналогичным соображениям противоречит первому закону термодинамики выражение «израсходовать энергию», ибо энергия не может исчезнуть ни полностью, ни даже частично.

Одинаковые количества чистого кремнезема (диоксида кремния SiO₂) при одном и том же давлении (атмосферном) находятся в разных состояниях (определяемых температурой и историей образца) – пара, расплава, горного хрусталя (кристалл), кварцевого стекла (аморфного). Из них самой низкой энтропией обладает …

			горный хрусталь
			кварцевое стекло
			расплав SiO2
			пар SiO2

Решение: Энтропия есть мера молекулярного беспорядка. Поэтому при прочих равных условиях она тем ниже, чем упорядоченнее расположены и движутся молекулы. Очевидно, что этому условию соответствует кристаллическое состояние кремнезема (горный хрусталь), в котором все молекулы SiO₂расположены абсолютно упорядоченно, в узлах правильной кристаллической решетки, а их движение сводится к небольшим колебаниям относительно равновесных положений. В структуре стекла молекулы расположены неупорядоченно, хотя также практически не способны покинуть свои места. Молекулярная структура расплава похожа на структуру стекла, но молекулы обладают большей свободой неупорядоченного теплового движения и способны покидать свои места. Наибольшей разупорядоченностью как в отношении расположения, так и движения молекул, естественно, обладает пар.

Тема: Принцип возрастания энтропии Живые организмы способны длительное время поддерживать упорядоченное (низкоэнтропийное) состояние своей внутренней среды в процессе жизнедеятельности и даже уменьшать свою энтропию – например, в ходе индивидуального развития или выздоровления после ранения или болезни. Это не противоречит второму закону термодинамики, требующему увеличения энтропии в ходе любого процесса, поскольку …

			в ходе обмена веществ организм эффективно выносит производимую в ходе жизнедеятельности энтропию в окружающую среду
			как считал В. И. Вернадский, живые организмы подчиняются не второму закону термодинамики (закону рассеяния энергии), а противоположному закону – концентрации энергии (понижения энтропии в живом веществе)
			защитные системы живых организмов эффективно противостоят потокам энтропии из окружающей среды, подобно тому как они сопротивляются внешним инфекциям
			второй закон термодинамики справедлив только для примитивных систем, не способных целенаправленно управлять своим состоянием

Решение: Термодинамика – чрезвычайно общая научная дисциплина, ее законы справедливы для любых систем, независимо от их природы. Поэтому ссылки на специфику биологической природы живых организмов, на какую-то особую их физику, несостоятельны. Другое дело, что ни один организм, пока он живой, не является изолированной системой, а постоянно обменивается веществами и энергией с окружающей средой. Поэтому в своем буквальном смысле второй закон термодинамики, гарантирующий рост энтропии при условии изолированности системы, к живым организмам неприложим. Для них, как и для любой открытой системы, дополнительно требуется анализ потоков энтропии между системой и окружающим миром. Если поток энтропии из организма в окружающую среду достаточно мощный и с лихвой компенсирует как производство энтропии в процессах внутри организма, так и поступление энтропии в организм извне вместе с ассимилируемыми веществами, то энтропия организма вполне может уменьшаться или оставаться постоянной.