Тема 3. Термодинамика

I. Самостоятельная работа студентов (6 часов)

Задание 1 по работе с учебником

Изучить тему «2.3.2. Синергетика – теория самоорганизации» по основному учебнику [1]. По материалам темы составить краткий конспект, в котором необходимо обосновать появление науки синергетики.

Задание 2 по работе с учебником и конспектом лекций

В словарь «Терминов и понятий» выписать все термины изучаемой темы и их определения: термодинамика, абсолютная температура, количество теплоты, равновесное состояние, неравновесное состояние, равновесный процесс, неравновесный процесс, первое начало термодинамики, второе начало термодинамики, энтропия, закон возрастания энтропии, хаос, синергетика, точка бифуркации.

Задание 3 по работе с учебником и конспектом лекций

Выберите верное утверждение и обоснуйте его: А) Соотношение динамических и статистических законов: 1. статистические законы более полно и глубоко отражают объективные связи в природе, так как они учитывают реально существующую в мире случайность. 2. наиболее фундаментальными являются динамические законы в силу своей строгости и однозначности. 3. статистические законы – это промежуточный этап, позволяющий описать поведение совокупности микрообъектов, но не дающий возможности точно описать поведение отдельных микрообъектов. 4. динамические законы являются основными, первичными, а статистические законы являются следствием ограниченности наших способностей познания мира.

Б) Соотношение динамических и статистических теорий: 1. сначала возникает приближенная статистическая теория, которая по мере уточнения превращается в строгую динамическую теорию. 2. все фундаментальные динамические теории содержат в качестве своего приближения соответствующие статистические теории. 3. все фундаментальные статистические теории содержат в качестве своего приближения соответствующие динамические теории при условии, что можно пренебречь случайностью 4. динамические теории – это наиболее глубокие, наиболее общие формы описания всех физических закономерностей.

Задание 4 по работе с учебником и конспектом лекций

Выберите динамические теории (статистическая механика, общая теория относительности, релятивистская механика, классическая механика, электронная теория, специальная теория относительности, электродинамика Максвелла, термодинамика неравновесных процессов, квантовая механика, кинетическая теория газов, равновесная термодинамика, классическая электродинамика, теория гравитации).

Задание 5 по работе с учебником и конспектом лекций

Заполните таблицу, вписав поведение энтропии (увеличение, уменьшение, неизменность) для каждого процесса.

Процесс	Поведение энтропии
1. плавления вещества
2. конденсации паров
3. испарения жидкости
4. кристаллизации вещества из раствора
5. растворения вещества
6. нагревание физического тела
7. охлаждение физического тела
8. образование смесей
9. сублимация (переход из твердого состояния в газообразное)

Тесты (контрольные задания для самопроверки)

1. Тесты с одним вариантом ответа (Выберите один правильный ответ)

1.1.

Синергетика это:

1. теория самоорганизации. 2. теория малой гравитации. 3. теория большой гравитации. 4. раздел электродинамики.

1.2.

Абсолютная температура может быть:

1. положительной. 2. отрицательной. 3. и положительной, и отрицательной.

1.3.

Энтропия связана с:

1. координатами. 2. гравитацией. 3. беспорядком.

1.4.

Абсолютная температура это температура по шкале:

1. Цельсия. 2. Кельвина. 3. Фаренгейта. 4. времени.

1.5.

Неравновесное состояние это состояние системы, в котором:

1. давление и температура в разных частях системы одинаковы. 2. давление и температура в разных частях системы разные. 3. давление равно температуре. 4. температура равна давлению.

1.6.

Для макротел первое начало термодинамики выполняется:

1. только для равновесных процессов. 2. только для неравновесных процессов. 3. всегда. 4. никогда.

1.7.

Важность закона возрастания энтропии:

1. выделяет направление времени. 2. определяет время процесса. 3. определяет энергию процесса. 4. определяет температуры процесса.

1.8.

В равновесном состоянии энтропия:

1. увеличивается. 2. уменьшается. 3. остается постоянной. 4. может меняться любым образом.

1.9.

Прибор, который измеряет энтропию называется:

1. энтропометр. 2. термометр. 3. датчик энтропии. 4. нет такого прибора.

1.10.

«Стрела» времени связана с:

1. необратимостью времени. 2. безграничностью времени. 3. бесконечностью времени. 4. изотропностью времени. 5. относительностью времени.

2. Тесты множественного выбора (Выберите несколько правильных ответов)

2.1.

Состояние системы в термодинамике определяется:

1. давлением. 2. объемом. 3. температурой. 4. скоростями элементов системы. 5. координатами элементов системы.

2.2.

Если состояние системы равновесное, то:

1. температура во всех местах одинаковая. 2. давление во всех местах одинаковое. 3. температура может быть различной. 4. давление может быть различным.

2.3.

Если состояние системы неравновесное, то:

2.4.

Минимально возможная температура в природе:

1. – 273 ^oС. 2. – 273 ^oК. 3. 0 ^oС. 4. 0 ^oК. 5. любая температура возможна.

2.5.

Необходимыми условиями самоорганизации являются:

1. самоорганизующиеся системы должны быть неравновесными. 2. системы, в которых происходит самоорганизация, нелинейны. 3. системы должны быть линейными. 4. самоорганизующиеся системы должны быть изолированными.

2.6.

Определения, соответствующие понятию «самоорганизация»:

1. самопроизвольный переход от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации материи. 2. превращение хаоса в порядок. 3. переход к состоянию с более высоким значением энтропии. 4. стремление к разрушению спонтанно возникшей упорядоченности.

2.7.

Ведущими идеями современной естественнонаучной картины мира являются:

1. универсальный эволюционизм. 2. фрагментарность. 3. комплементарность. 4. самоорганизация.

2.8.

В точке бифуркации:

1. плавно осуществляется переход в новое устойчивое состояние. 2. система выбирает определенный путь развития, который требует минимальной энергии. 3. неоднозначен выбор пути дальнейшего развития. 4. система достигает критического состояния, переход из которого осуществляется скачком.

2.9.

Синергетика является:

1. междисциплинарным научным направлением 2. теорией самоорганизации. 3. прикладной наукой. 4. лженаукой.

2.10.

Самоорганизующимися системами являются:

1. популяция. 2. планета Земля. 3. равновесная система. 4. замкнутый реактор, в котором происходит процесс.

3. Тесты на соответствие (Соответствие понятия формуле)

3.1.

1. Первое начало термодинамики. 2. Второе начало термодинамики для равновесных процессов. 3. Второе начало термодинамики для неравновесных процессов. 4. Абсолютная температура.