Физика 10 класс Сиротюк стандарт (стр. 3 из 4)
Слід зауважити, що у першій чверті XIX ст. були встановлені, переважно дослідно, основні газові закони і запроваджені такі важливі по/ няття, як газова стала, питомі теплоємності газів, парціальний тиск газу тощо. У 1802 р. французький фізик Ж. Гей8Люссак (1778— 1850) відкрив закон, згідно з яким коефіцієнт об’ємного розширення для всіх газів при стало/
1 1 му тиску однаковий і дорівнює
K . Пара/Дмитро Іванович 273
Менделєєв лельно з цими дослідженнями французький
фізик Ж. Шарль (1746—1823) установив зв’язок між тиском газу, який зай/ має сталий об’єм, і його температурою, причому і тут виявилося, що термічний коефіцієнт тиску однаковий для всіх газів і дорівнює
K 1. Іззакону Шарля неважко встановити існування температури, при якій майже припиняється рух молекул і яка дістала назву «абсолютного нуля». Абсолютний нуль, як відомо, лежить на 273,16 о нижче від 0 о за шкалою Цельсія, і на його основі запроваджено нову шкалу температур, так звану аб/ солютну шкалу Кельвіна. У 1811 р. італійський фізик А. Авогадро (1776—1856) сформулював важливе для фізики твердження, яке було назва/ не законом Авогадро.
40/і роки XIX ст. посідають особливе місце в розвитку термодинаміки: вони ознаменовані цілою низкою фундаментальних досліджень, які приве/ ли до остаточного визначення першого начала термодинаміки. Г. І. Гесс (1802—1850) вивів важливий закон, згідно з яким тепловий ефект будь/якої хімічної реакції не залежить від шляху (проміжних стадій), а за/ лежить тільки від вихідного і кінцевого станів системи. Дослідженнями, в яких був сформульований принцип еквівалентності теплоти і роботи у зв’язку із загальною ідеєю про взаємоперетворюваність різних форм енергії, були праці німецького вченого Р. Майєра (1814—1878) «Про кількісне і якісне визначення сил» (1841) та «Замітки про сили неживої природи» (1842).
У 1843 р. російський фізик Е. X. Ленц опублікував працю «Про закони виділення теплоти гальванічним струмом». англійський фізик Дж. Джо8 уль (1818—1889) видав працю «Про тепловий ефект електромагнетизму і величину роботи теплоти», в яких було встановлено закон теплової дії електричного струму. Джоуль здійснив серію експериментів для визначен/ ня механічного еквівалента теплоти за допомогою механічної роботи сил тертя і визначив його числове значення. У 1847 р. видатний німецький природодослідник Г. Гельмгольц (1821—1894) написав працю «Про збере/ ження сил», в якій закон збереження і перетворення енергії набув строгої математичної форми. У. Томсон (1824—1907) поширив принцип Карно для процесів, які відбуваються в теплових машинах, на довільні явища, що пов’язані з тепловим рухом у макроскопічних тілах.
У наступне десятиліття, працюючи паралельно і незалежно, Томсон і особливо Клаузіус завершили створення класичної теорії другого начала термодинаміки, надавши йому сучасної математичної форми.
1. Назвіть древньогрецькі наукові школи, їх представників. Який внесок вони зро@ били в науку?
2. Розкажіть, як розвивалася механіка. Хто з учених зробив внесок у цю науку?
3. Дослідіть розвиток молекулярно@кінетичної теорії і термодинаміки.
РОЛЬ ФІЗИЧНОГО ЗНАННЯ В ЖИТТІ ЛЮДИНИ І СУСПІЛЬНОМУ РОЗВИТКУ
Розвиток фізики, як зазначалося раніше, обумовлений соціальними про/ цесами, загальним рівнем культури суспільства і потребами техніки. Роз/ глянемо, як розвивалися фізичні знання і яку роль вони відігравали, на прикладі найважливіших фізичних відкриттів. Можна поставити таке за/ питання: чи міг принцип відносності відкрити Арістотель. За часів Арісто/ теля не було затишних кают корабля, як за часів Галілея, або плавно від’їжджаючих поїздів і відлітаючих літаків, як у наш час. Побудовані у той час суденця плавали під дією нерівномірних рухів веслярів у неспокійному Егейському морі. Зрозуміло, старогрецький учений, що спирався лише на такого роду спостереження, не міг відкрити закон інерції і прийти до фор/ мулювання першого закону Ньютона. Отже, можна зробити висновок, що прогрес фізичної науки визначають умови життя і розвиток техніки.
За часів І. Ньютона проблема динамічного обґрунтування руху планет Сонячної системи була чітко поставлена перед ученими як конкретне на/ укове завдання, і багато вчених того часу (Р. Гук, Е. Галлей, Х. Гюйгенс) працювали над пошуками його розв’язання. Успіх прийшов до І. Ньютона, який зрозумів, що планети є найбільш ідеальними об’єктами застосування законів руху. Результатом цього став закон всесвітнього тяжіння — найви/ ще досягнення науки XVII ст.
Відкриття закону збереження і перетворення енергії було неминучим в епоху технічної революції, коли «на сцені» з’явилася «її величність — пара». Це було соціальне замовлення науці, яке вона виконала. Ось чому майже одночасно закон збереження і перетворення енергії відкрили неза/ лежно один від одного представники найбільш розвинених на той час країн: у Франції — Саді Карно (1832), у Німеччині — Роберт Майєр (1842) і Герман Гельмгольц (1847), в Англії — Джеймс Джоуль (1843).
Відкриття електромагнітної індукції ми пов’язуємо з дослідженням цього явища Майклом Фарадеєм, але варто зауважити, що одночасно з ним електромагнітну індукцію відкрив американський фізик Джозеф Генрі, а російський фізик Емілій/Крістіан Ленц встановив загальне правило визначення напряму індукційного струму.
В оптиці епохальні відкриття хвильових властивостей світла зробили незалежно один від одного англієць Томас Юнг і француз Огюстен Фре/ нель. Багато дослідників у всьому світі, спираючись на праці Джеймса Максвелла і Генріха Герца, прагнули використовувати електромагнітні хвилі для практичних цілей, таким чином ідея радіо виникла у кількох учених одночасно. Перший радіоприймач було побудовано Олександром Степановичем Поповим, і водночас з ним успіху досягли й інші учені/інже/ нери, наприклад, Гумельмо Марконі.
Спеціальна теорія відносності (СТВ) з’явилася не на порожньому місці. Вона виникла під час розв’язання так званої проблеми рухомих тіл, над якою, починаючи із середини XIX ст., працювало багато вчених, що праг/ нули виявити ознаки світлоносного середовища — так званого ефіру. Пер/ шим до кінця цю проблему вирішив Альберт Ейнштейн, але впритул до її розв’язання на початку XX cт. наблизились Гендрик Лоренц і А. Пуанкаре.
Закономірності наукових знань можна простежити також на прикладах з історії фізики, які показують діалектику випадковості і необхідності у розвитку фізичної науки.
Наприклад, «випадковими» фізичними відкриттями є: відкриття Луїджі Гальвані електричного струму в тілі тварин; виявлення Хансом Ерстедом магнітної дії електричного струму; відкриття рентгенівських променів; виявлення Беккерелем радіоактивного випромінювання; відкриття Генріхом Герцем явища фотоефекту. «Випадковим» було і відкриття фізиком П. А. Черенковим випромінювання світла електрона/ ми, рухомими у середовищі зі швидкостями, що перевищують швидкість світла у цьому середовищі.
Проте слід зазначити, що «випадковість» цих відкриттів полягала в не/ передбачуваності, незапланованості кожного з них, але всі вони з’явилися як наслідок напруженої творчої діяльності вчених/дослідників.
Фізичні знання мають також прикладну цінність. Відкриття Архімеда, Галілея, Торрічеллі, Ньютона, Карно та інших становлять наукові досяг/ нення у рівній мірі як теоретичні висновки, так і практичні запроваджен/ ня для задоволення потреб техніки і виробництва. І в наші дні фізика залишається основним знаряддям технічного прогресу. Слід звернути ува/ гу і на такий бік розвитку науки: і в минулому, і сьогодні наука, що виник/ ла з потреб виробництва і попиту людей, часто випереджає їх. Наукові ідеї, що зароджуються в учених, можуть довгі роки чекати практичної реалізації. Проілюструвати цю думку допоможуть такі приклади. Винахід Герона (еоліпил Герона) у Стародавній Греції не отримав будь/якого роз/ витку (сам Герон демонстрував винайдену ним парову турбіну як цікаву іграшку) і не мав впливу на розвиток науки і техніки перш за все тому, що не було потреби в індустріальному розвитку; мускульна сила рабів цілком задовольняла всі запити рабовласницького суспільства.
І. Ньютон у книзі «Математичні начала натуральної філософії» говорив про можливість запуску штучних супутників: «Якщо свинцеве ядро, кинуте горизонтально силою пороху з гармати, поставленої на вершині гори, відлетить по кривій, раніше ніж впасти на Землю, на дві милі, то, припускаючи, що немає опору повітря, якщо його кинути з подвійною швидкістю, воно відлетить приблизно удвічі далі, якщо з десятерною, то — далі вдесятеро. Збільшуючи швидкість, можна за бажанням збільшувати дальність польоту і зменшувати кривизну лінії, якою ядро рухається, так, що можна було б змусити його впасти на відстані і десяти градусів, і тридцяти, і дев’яноста, можна було б змусити його оперезати Землю або навіть піднятися в небесні простори і продовжувати віддалятися до нескінченності. Подібно до того, як кинуте тіло може відхилятися силою тяжіння так, щоб описувати орбіту навколо Землі, так і Місяць... силою тяжіння може відхилятися від прямолінійного шляху і змушений обертатися своєю орбітою...» І. Ньютон розрахував також першу космічну швидкість, при якій забезпечується орбітальний рух супутників Землі, і вказав, що такі супутники обертатимуться тривалий час тільки за межами атмосфери (тобто врахував опір повітря). Тому цілком природним буде запитання: чому в XVII ст. все ж таки не було запущено штучний супутник і цей великий проект чекав своєї реалізації аж до 4 жовтня