Симуляция физических явлений с VPython / Хабр

В физических науках часто допускают упрощения и приблизительные значения: орбиты всегда круговые, снаряды летят без сопротивления воздуха, а маятник отклоняется только на небольшой угол. 

Фотография: Conor Luddy на Unsplash

Подобные упрощения необходимы и уместны, когда вы пытаетесь усвоить основные законы природы впервые. Приблизительные значения полезны тем, что при небольших потерях в точности, мы экономим много времени (например, как при вычислении магнитного момента). Но мир намного сложнее и интереснее, а главная цель физики — понять реальный мир.

К счастью, компьютеры могут выполнять объемные и сложные вычисления за короткий промежуток времени. VPython позволяет моделировать сложные физические процессы и создавать 3D-анимации с возможностью навигации в режиме реального времени.

VPython можно установить, используя Jupyter notebook, 3D-сцена появится прямо там. Если код запускается вне notebook (например, из командной строки или IDLE), откроется окно браузера, отображающее сцену. Internet Explorer не поддерживает, рекомендуется использовать браузер Chrome, так как здесь будет более расширенная информация о возможных ошибках.

С чего начать?

Пакет опубликован на Pypi, и его можно легко установить с помощью pip:

pip install vpython

После завершения установки можно попробовать создать 3D Cylinder (Цилиндр):

import vpython as vpvp.cylinder()

Чтобы изменить положение, размер и цвет:

vp.cylinder(pos=vp.vector( 4, 0, 0), size=vp.vector(4,4,4), color = vp.color.red)

Моделирование Солнечной системы

Закон всемирного тяготения — один из самых важных в физике. С его помощью можно вычислить, с какой скоростью Луна движется вокруг Земли, как вывести спутник на орбиту, а также обнаружить темную материю и черные дыры.

Один из способов изучения силы притяжения — использовать метода Эйлера — Кромера. Предположим, мы хотим исследовать орбиту планеты, которая вращается вокруг звезды, и для программирования гравитации между планетой и звездой требуется всего несколько математических шагов.

Иллюстрация: Freepik

• Во-первых, в начале уравнения поставим минус, что будет означать, что сила гравитации всегда притягивает.

• Во-вторых, гравитационная постоянная. Это константа, ее значение всегда одинаково, независимо от того, где именно во Вселенной вы находитесь.

• Затем мы умножаем массу звезды на массу планеты.

• Далее нам нужно найти расстояние между звездой и планетой. Мы можем получить вектор расстояния, вычитая одну позицию из другой. Величина вектора расстояния идет в знаменатель.

• Наконец, мы вычисляем вектор “R с крышкой”, который задает направление гравитационной силы. Мы можем вычислить “R с крышкой”, с помощью следующей формулы:

Кодинг

Начнем работу с написания нового Python-скрипта, импорта модуля и создания  сцены.

Сначала импортируйте модуль, затем сгенерируйте сцену:

import vpython as vp
vp.scene.title = "Modeling the motion of planets with the gravitational force"
vp. scene.height = 600
vp.scene.width = 800

Создадим звезду и планету (вы можете изменить массу на реальное значение):

planet = vp.sphere(pos=vp.vector(1,0,0), radius=0.05, color=vp.color.green,
               mass = 1, momentum=vp.vector(0,30,0), make_trail=True )

star = vp.sphere(pos=vp.vector(0,0,0), radius=0.2, color=vp.color.yellow,
               mass = 2.0*1000, momentum=vp.vector(0,0,0), make_trail=True)

Теперь нам нужно создать функцию, которая вычисляет силу притяжения:

def gravitationalForce(p1,p2):
	G = 1 #real-world value is : G = 6.67e-11
	rVector = p1.pos - p2.pos
	rMagnitude = vp.mag(rVector)
	rHat = rVector / rMagnitude
	F = - rHat * G * p1.mass * p2.mass /rMagnitude**2
	return F 

Чтобы создать анимацию, мы будем использовать метод Эйлера — Кромера, поэтому сначала нам нужно сгенерировать переменную времени и размер шага:

t = 0
dt = 0.0001 #The step size. This should be a small number

В бесконечном цикле мы должны вычислить силу и обновить положение, импульс и переменную времени t следующим образом.

Примечание: мы используем rate(), чтобы ограничить скорость анимации, также можно использовать sleep()

while True:
	vp.rate(500)
  #calculte the force using gravitationalForce function
	star.force = gravitationalForce(star,planet)
	planet.force = gravitationalForce(planet,star)
  #Update momentum, position and time
	star.momentum = star.momentum + star.force*dt
	planet.momentum = planet.momentum + planet.force*dt
	star.pos = star.pos + star.momentum/star.mass*dt
	planet.pos = planet.pos + planet.momentum/planet.mass*dt
	t+= dt
 

А теперь попробуем добавить больше планет.

Примечание: мы можем использовать RGB для объявления цвета следующим образом:

star = vp.sphere(pos=vp.vector(0,0,0), radius=0.2, color=vp.color.yellow,
               mass = 1000, momentum=vp.vector(0,0,0), make_trail=True)

planet1 = vp.sphere(pos=vp.vector(1,0,0), radius=0.05, color=vp.color.green,
               mass = 1, momentum=vp. vector(0,30,0), make_trail=True)

planet2 = vp.sphere(pos=vp.vector(0,3,0), radius=0.075, color=vp.vector(0.0,0.82,0.33),#RGB color
                  mass = 2, momentum=vp.vector(-35,0,0), make_trail=True)
                  
planet3  = vp.sphere(pos=vp.vector(0,-4,0), radius=0.1, color=vp.vector(0.58,0.153,0.68),
                  mass = 10, momentum=vp.vector(160,0,0), make_trail=True) 

Затем обновите позицию и импульс:

while (True):
    vp.rate(500)
    
 	#Calculte the force using gravitationalForce function
    star.force = gravitationalForce(star,planet1)+gravitationalForce(star,planet2)+gravitationalForce(star,planet3)
    planet1.force = gravitationalForce(planet1,star)+gravitationalForce(planet1,planet2)+gravitationalForce(planet1,planet3)
    planet2.force = gravitationalForce(planet2,star)+gravitationalForce(planet2,planet1)+gravitationalForce(planet2,planet3)
    planet3.force = gravitationalForce(planet3,star)+gravitationalForce(planet3,planet1)+gravitationalForce(planet3,planet2)

    #Update momentum, position and time
    star. momentum = star.momentum + star.force*dt
    planet1.momentum = planet1.momentum + planet1.force*dt
    planet2.momentum = planet2.momentum + planet2.force*dt
    planet3.momentum = planet3.momentum + planet3.force*dt

    star.pos = star.pos + star.momentum/star.mass*dt
    planet1.pos = planet1.pos + planet1.momentum/planet1.mass*dt
    planet2.pos = planet2.pos + planet2.momentum/planet2.mass*dt
    planet3.pos = planet3.pos + planet3.momentum/planet3.mass*dt
    
    t += dt
 

Что у нас получилось:

Результат

Заключение

VPython позволяет создавать простые и сложные 3D-анимации для симуляции физических явлений, а также рисовать графики в режиме реального времени.

Урок по физике на тему «Физические процессы» (8 класс)

Урок физики в 8 классе

Тема: «ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ»

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Цель урока: Изучить явления – испарение и конденсацию.

Задачи:

• Образовательные – выяснить особенности физических процессов перехода вещества из жидкого состояния в газообразное состояние и наоборот; объяснить эти процессы с точки зрения молекулярно кинетической теории; выяснить зависимость скорости испарения от внешних факторов.

• Развивающие — формировать у учащихся умение выделять главное, обобщать, анализировать информацию, видеть физику вокруг себя, проводит физический эксперимент.

• Воспитательные – способствовать освоению способов физического, духовного и интеллектуального саморазвития уч-ся, через коммуникативные  умения, работать в парах; воспитывать культуру умственного труда

Формы работы обучающихся: групповая, индивидуальная, фронтальная.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку, тесты, карточки самоконтроля, весы, два стаканчика с водой (горячей и холодной), термометр, оборудование для исследовательской работы в парах.

Ход урока:

Оргмомент.

Здравствуйте, ребята! Мне хочется начать сегодняшний урок таким стихотворением:

Доброе утро или день!

Первым делом гоним лень,

На уроке не молчать,

Всем работать, отвечать!

В мире много, интересного,

Нам порою неизвестного.(сл.1)

Актуализация опорных знаний.

На прошлых уроках мы начали изучать главу «Агрегатные состояния вещества». Сегодня мы продолжим знакомиться с изменениями агрегатных состояний.

Для начала, давайте проверим д/з.

Самопроверка. Тест с последующей проверкой по ключу (сл.2) – 5- 6 мин. Внесите полученные баллы в карту самоконтроля. Сколько правильных ответов, столько баллов. (от 0 до 5)

Выяснение темы и постановка цели урока.

А теперь вернемся к нашему сегодняшнему уроку. давайте разгадаем ребус. (сл.3). Это и есть тема нашего урока. Точнее его первая часть.

А чтобы узнать вторую часть темы, попробуйте назвать самостоятельно обратный процесс процессу испарения Итак, тема урока «Испарение и конденсация» (сл.4 ), запишем в тетради число и тему.

Скажите, ребята, какова же цель нашего урока? Что мы сегодня будем деламь? Чем займемся? (изучить явления испарения и конденсации).

Формирование новых знаний.

1. Вспомним ребята, какие изменения агрегатных состояний вам уже известны. (учащиеся дают определение плавления и отвердевания).

Может быть, кто-нибудь попробует дать определение испарению? (предположения учащихся). Как правило учащиеся дают такое определение: Испарение – это переход вещества из жидкого состояния в газообразное. (Поэтому следует дать определение парообразования (сл.

5) 2 определения. Учащиеся на свой вкус записывают любое.)

Вначале мы подробно остановимся на испарении. Как же происходит этот процесс?

(Сл.6) (Учитель по модели объясняет, как происходит испарение). От поверхности жидкости могут оторваться только молекулы, имеющие очень большую скорость. Это позволяет им преодолеть силы притяжения с молекулами нижних слоев. Таким образом, жидкость покидают самые « энергичные» молекулы, а в жидкости остаются молекулы, которые движутся с меньшими скоростями. Поэтому при испарении внутренняя энергия жидкости уменьшается. Молекулы, которые покинули жидкость и ушли в воздух, образуют пар.

2. А теперь выясним, от чего зависит скорость испарения жидкостей. Вы самостоятельно работаете в группах. Не забывая правила техники безопасности. Сл.7

Ребята в парах выполняют опыты по карточкам, затем обсуждают результаты и выводы записывают в тетрадь совместно с учителем.

1 группа

Зависимость испарения от рода вещества

Оборудование: 2 стеклышка, сосуды с жидкостями: вода, спирт, пипетка.

Ход работы: капните на одно стеклышко каплю воды, а на другое — спирт.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от рода жидкости.

Вывод: Скорость испарения зависит от рода жидкости. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются друг к другу с меньшей силой.

2 группа

Зависимость испарения от площади поверхности

Оборудование: 2 стеклышка, сосуд со спиртом, пипетка, кисточка.

Ход работы: капните на два стеклышка по капле спирта так, чтобы капля в первом случае не растеклась, а во втором — сильно растеклась (размазать кисточкой).

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от площади поверхности.

Вывод: Скорость испарения зависит от площади поверхности жидкости. Чем больше площадь поверхности жидкости ,тем быстрее происходит испарение.

3 группа

Зависимость испарения от температуры

Оборудование: 1 стеклышко, сосуд с водой, пипетка.

Ход работы: капните на стеклышко каплю воды, а другую каплю капните себе на ладонь.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения от температуры.

Вывод: Скорость испарения зависит от температуры. Испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости.

4 группа

Зависимость испарения от наличия ветра

Оборудование: 2 стеклышка, сосуд со спиртом.

Ход работы: капните на две чистые стеклянные пластины по капле спирта. Подуйте на одину из них.

Сделайте вывод о зависимости скорости испарения жидкости от наличия ветра.

Вывод: Скорость испарения зависит от наличия ветра. Ветер уносит молекулы пара. Испарение происходит быстрее.

Затем выводы группы по желанию объявляют всему классу, формулируется общий вывод и записывают его в тетрадь (сл.8) После этого учащиеся оценивают работу в парах (от 0 до 3 баллов)

Давайте повторим:

Что такое испарение?

От чего зависит скорость испарения?

Какова тема нашего урока? (Испарение и конденсация).

О чем мы еще не сказали ни слова? (О конденсации).

Конденсация – это обратное для парообразования явление. Попробуйте сами сформулировать определение конденсации. (Ответы учащихся)

Сл.9. Определение конденсации и анимация (учащиеся по выбору записывают любое из двух предложенных определений)

Сл. 10. Круговорот воды в природе. Какое отношение имеет данный рисунок к теме урока? (ответы учащихся). С помощью, каких явления происходит круговорот воды в природе?

Приведите примеры конденсации в природе. Сл. 11

Первичное закрепление изученного.

Устная работа — учащиеся отвечают на вопросы.

Сл. 12. У слона нет ни одной потовой железы. А так и перегреться на жаре можно. Но он хоботом набирает слон слюны изо рта и размазывает по телу. Зачем слон обмазывает себя слюной?

Сл. 13. Зачем зимой лошадей после поездки накрывают попоной?

Сл. 14. Когда быстрее сохнет белье в безветренную погоду или при сильном ветре, если температура воздуха одинакова?

VII. Д\з

1. Задание № 3 (домашний опыт) (Сл. 15.)

VIII. Оценивание и рефлексия. (Сл.16)

Оцените себя по результатам урока дозаполните карточки самоконтроля и посчитайте свои баллы. Поставьте себе оценку. (Учитель может оценить устную работу и активность учащихся на уроке (от 0 до 3 баллов). Затем учащиеся по карточке самоконтроля считают свои баллы и ставят себе оценку за урок:

• «5» — 10 – 11 баллов

• «4» — 7 – 9 баллов

• «3» — 4 – 6 баллов

Рефлексия (Сл. 17.)

(Проводится с помощью цветных жетонов.) Оцените цветными жетонами нашу с вами работу на уроке. Поднимите нужный.

• Зеленый жетон – я полностью удовлетворен полученными знаниями, мне все было понятно.

• Желтый жетон – у меня остались некоторые вопросы по теме.

• Красный жетон– я ничего не понял.

Учитель: Спасибо за работу! До свидания! (Сл. 18)

Компьютерное моделирование физических процессов | НОВАТОР

На Образовательной Галактике я уже писал пост про компьютерные модели — http://archive. novator.team/post/3606 , где перечислил преимущества компьютерной модели над реальным физическим объектом или процессом. Хочу продолжить эту тему.

Все мы знаем, что физика – наука экспериментальная. И наглядная демонстрация физических явлений или процессов на уроках является основой обучения физики в школе. Она способствуют созданию физического мышления у обучающихся, делает более понятными объяснения учителя при изложении нового материала, пробуждает познавательный интерес у обучающихся к предмету.

В условиях школьной лаборатории не всегда возможно продемонстрировать физические процессы или провести эксперименты. Причины на то могут быть разные:

• отсутствие необходимого оборудования;
• опасность проведения эксперимента в данных условиях;
• невозможность проведения демонстрации в реальных условиях.

Конечно, можно объяснить физическое явление по картинкам или «на пальцах», но будет ли от этого результат? Насколько правильно представят то или иное явление ученики? Чтобы понять физическое явление, а потом уметь его объяснить, необходимо его визуально представить. Визуальное представление физического явления или процесса позволяет ученику лучше его запомнить и изучить. Именно поэтому на каждом уроке физики должна присутствовать демонстрация, визуальное представление физических явлений. И если это невозможно провести в данных условиях, то значит нужно использовать компьютерную демонстрацию. А я бы еще добавил – нужно использовать!

С помощью компьютера возможно создавать не только статические модели физических явлений в виде иллюстраций, но и динамические модели. А эффективнее всего использовать в учебном процессе интерактивные компьютерные модели, которые позволяют замедлить или ускорить ход времени, увеличить или уменьшить, повторить или изменить ситуацию. Интерактивные компьютерные модели, используемые в индивидуальной работе, например, в модели «1 ученик – 1 компьютер», позволяют каждому ученику изучать физическое явление в собственном темпе. Когда компьютерной моделью управляет учитель на интерактивной доске, ученик просто пассивно наблюдает, при этом у каждого ученика своя скорость восприятия. Но когда ученики будут самостоятельно управлять компьютерной моделью, то это уже позволит увеличить степень усвоения получаемой учебной информации и повысить познавательную активность.

В качестве примера можно рассмотреть интерактивную модель явления фотоэффекта (http://interfizika.narod.ru/atom.html)

Компьютерная модель явления фотоэффекта

Фотоэффект достаточно сложное для понимания учениками физическое явление в силу того, что невозможно пронаблюдать явление выбивания электронов с поверхности металла частицами света. В условиях школьной лаборатории можно лишь провести сам эксперимент явления фотоэффекта с вольт-амперной характеристикой, и то только при наличии соответствующего оборудования. Но увидеть, что происходит в реальности невозможно, это можно только смоделировать на компьютере.

Еще один пример, это — интерактивная модель двигателя внутреннего сгорания (http://interfizika.narod.ru/molec.html)

Компьютерная модель двигателя внутреннего сгорания

Изучение принципа работы двигателя внутреннего сгорания на статической модели достаточно сложно для понимания учениками. Реальный двигатель в классе запустить невозможно, да еще в разрезе, чтобы увидеть, что происходит внутри самого двигателя. Нужно иметь хорошее воображение, чтобы это все представить. Намного эффективнее для усвоения, когда ученики изучают динамическую модель и могут ею сами управлять.

Следующий пример, — ядерные реакции (http://interfizika.narod.ru/atom.html).

Компьютерная модель деления ядер урана

А вот проведение ядерных реакций вообще невозможно ни при каких условиях. Явления, которые протекают на атомном уровне не только опасны, но и визуально недоступны для наблюдения. Здесь также поможет компьютерное моделирование. Моделирование деления ядер урана позволяет учащимся увидеть сам процесс протекания ядерной реакции в динамике.

Компьютерные модели можно использовать в разных технологиях обучения, о чем поговорим позже…

Немарковские физические процессы

Монография посвящена разработке методов описания немарковских физических процессов. С помощью линейных интегральных уравнений проведено исследование броуновского движения, диффузии и теплопроводности, а также поведения молекулярного и фотонного газов. Предложен метод описания люминесценции и теплового излучения в рамках немарковской модели. Проанализированы немарковские процессы в конденсированных средах и токовые флуктуации. Установлено, что описание физических процессов как немарковских, позволяет построить модель фликкер-шума. Для научных работников и специалистов, занимающихся исследованиями физических процессов с долговременной памятью, а также для аспирантов и студентов.

Автор	Морозов А.Н., Скрипкин А.В.
Издательство	ООО «Физматлит»
Дата издания	2018
Кол-во страниц	288
ISBN	978-5-9221-1790-6
Тематика	Фундаментальная и прикладная физика. Астрономия и астрофизика (н)
Вес книги	400 г
№ в каталоге	1920

Категории: Научная литература

Подобие физических процессов (явлений) — Энциклопедия по машиностроению XXL

ПОДОБИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (ЯВЛЕНИИ  [c. 144]

Если для какой-либо группы гидродинамических явлений имеет место кинематическое и динамическое подобие, то их называют механически подобными. Механическое подобие является частным случаем общего подобия физических процессов, которое можно определить для тепловых, электрических, упругих и других явлений.  [c.120]

Механическое подобие является частным случаем общего подобия физических процессов, которое можно определить для тепловых, электрических, упругих и других явлений.  [c.129]

Понятие о подобии физический процессов дает возможность обобщения результатов отдельных опытов на все явления, подобные исследованному. Кроме того, метод подобия дает правила моделирования физических процессов. Эти правила позволяют заменить экспериментальное исследование образца исследованием его модели, выполненной в масштабе, удобном для экспериментирования.  [c. 27]

Следует отметить, что оба метода анализа подобия физических процессов и явлений — как метод теории подобия, так и метод анализа размерностей, по существу, приводят к тождественным результатам, однако несколько видоизменяется формальная техника установления необходимых критериев подобия.  [c.292]

Все сказанное относится не только к плоским фигурам, но и к пространственным системам. Более того, условия подобия могут быть записаны и для многих физических процессов. Подобие физических процессов означает подобие всех величин, характеризующих рассматриваемое явление. При этом подобные явления всегда должны протекать в геометрически подобных системах.  [c.108]

К концу XIX столетия явление теплоотдачи было описано системой диф( ренциальных уравнений, не разрешимых в обш,ем виде средствами современной математики. G другой стороны, имелось много опытных данных, которые не могли быть распространены за пределы единичных опытов. Все это способствовало разработке метода обобщения результатов непосредственного опыта, который позволил бы распространить результаты единичного опыта на все процессы, подобные исследованному. Такой метод был разработан в форме теории подобия физических явлений. Ои объединяет в себе средства математического анализа и физического эксперимента.  [c.243]

Благодаря электронным вычислительным машинам появилась возможность численного решения систем дифференциальных уравнений (математический эксперимент). Эта возможность используется и при исследовании процессов теплоотдачи. В ряде случаев решение системы дифференциальных уравнений, описывающих теплоотдачу, для конкретных краевых условий позволяет рассчитать коэффициент теплоотдачи. Полученная таким образом информация обобщается на основе теории подобия физических явлений и представляется в виде уравнений подобия.  [c.310]

Числа подобия, подсчитанные по определяющей температуре, не могут учитывать влияния полей физических параметров на процесс, поэтому составленные из них уравнения подобия правильно описывают явление теплоотдачи только при небольших температурных напорах. То же можно сказать о теоретических формулах для коэффициентов теплоотдачи, полученных в предположении о независимости теплофизических свойств от температуры.  [c.314]

Теория подобия базируется на трех теоремах. В знаменитой книге Математические начала натуральной философии И. Ньютон в 1686 г. па примере подобного течения двух жидкостей впервые распространил геометрическое подобие на физические явления. Но если Ньютон высказал только основную идею подобия физических явлений, то французский математик Ж. Бертран в 1848 г. дал строгое доказательство и установил основное свойство подобных явлений, названное позже первой теоремой подобия подобные между собой явления имеют одинаковые критерии подобия. Эта теорема позволяет вывести уравнения для критериев подобия и указывает, что в опытах нужно измерять лишь те величины, которые содержатся в критериях подобия изучаемого процесса.  [c.80]

Моделирование различных физических процессов исходит из подобия рассматриваемых явлений.  [c.225]

Любой физический процесс, а в более общем смысле, физическое явление, характеризуется специфической, связанной с природой данного явления, комбинацией действующих сил и соответствующих им потоков (вещества, теплоты, импульса, электрического заряда и т. п.). Относительное влияние каждой из действующих сил, а следовательно, и соответствующего ей потока определяется некоторыми критериями, выраженными в безразмерной форме и называемыми критериями подобия. Вследствие прямой связи с действующими силами критерии подобия несут в себе информацию о наиболее существенных особенностях рассматриваемого явления.  [c.392]

После выяснения физической сущности явлений, происходящих в гидродинамических передачах, целесообразно использовать для анализа характеристик рабочих процессов безразмерные величины. При переходе к безразмерным величинам, основываются на законах подобия. Безразмерные величины — это величины, приведенные к характерным параметрам гидродинамической передачи. За характерные параметры принимают радиус на выходе из лопастной системы насоса / Д2 и угловую скорость вращения насоса со , безразмерные величины не зависят от размеров и скоростей. Следовательно, вместо семейства-характеристик для подобных гидропередач будем иметь одну характеристику, что упрощает. анализ. Переход к безразмерным величинам проводится в предположении, что к. п. д. остается неизменным.  [c.164]

Необходимые и достаточные условия подобия физических явлений. Понятие подобия можно использовать не только в геометрии, но и распространить на физические явления. Подобными могут быть явления, имеющие одну и ту же физическую природу. Для подобия физических явлений необходимо, чтобы поля всех физических величин, характеризующих исследуемые явления, отличались только масштабом. Рассмотрим в качестве примера подобие процессов нестационарной теплопроводности. Из уравнения теплопроводности (2.25) с учетом геометрических, физических, граничных и начальных условий следует, что явление теплопроводности в одномерном приближении характеризуется восемью размерными величинами  [c.96]

Может быть подобие и физических процессов. Возьмем, например, явление теплопроводности через однородную плоскую стенку при стационарном процессе. Подобных стенок может быть множество Стенки зданий, стенки паровых котлов, печей и т. д. Материал их различен, различна толщина б, различен температурный перепад в стеНке At = — 2-Но теплопроводность всех стенок подчиняется одному и тому х[c.147]

Критерии и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процес-  [c.57]

Числа подобия и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процессов, и получить уравнения подобия (2-34), (2-53), (2-73), которые служат основой при обобщении опытных данных и моделировании тепловых процессов.  [c.61]

Эффективность методов моделирования во многом определяется правильностью подбора подобного физического процесса (подобной модели), т.е. решения вопроса о том, какие явления и в каких случаях можно считать подобными, а какие нет. Для оценки степени подобия двух процессов в гидромеханике используют так называемые критерии подобия — величины (обычно безразмерные), полученные теоретически, но правомочность использования которых подтверждена практикой. Данный подраздел посвящен выбору таких критериев подобия и анализу целесообразности их применения при решении различных практических задач.  [c.36]

В теории подобия показывается, что при правильно выбранной структуре критериев подобия они имеют свойство сохранять одно и то же значение для данной группы подобных явлений иначе говоря, если физические процессы подобны друг другу, то одноименные критерии подобия этих процессов имеют одинаковую величину. .  [c.68]

Подобие физических явлений и процессов является логическим обобщением понятия геометрического подобия на более сложные объекты, поэтому естественно начать изучение механического подобия с этого простейшего случая.  [c.32]

Основной целью введения векторных единиц длины является расширение возможностей моделирования физических процессов и явлений. Вместе с тем использование данного приема приводит к отказу от геометрического подобия объектов и переходу к моделированию на основе аффинного соответствия модели и натуры. Этот результат может рассматриваться как следствие введения трех независимых единиц измерения длины (трех масштабов длины) для описания пространственных свойств объектов моделирования.  [c.68]

Из теории подобия следует, что если есть уравнения, описывающие физический процесс или явление, то решение задачи можно получить в форме безразмерных величин. Неизвестные относительные переменные определяются здесь как функции независимых переменных и критериев теплового подобия, играющих роль постоянных параметров. Эти критерии получают из интегральных, дифференциальных или конечных уравнений путем перехода к алгебраическим соотношениям с помощью математического аппарата теории подобия [41, 81].  [c.18]

В последние годы теорию подобия применяют не только к простейшим физическим процессам, но и к работе сложных теплотехнических агрегатов, в которых происходит большое количество самых разнообразных процессов явления гидродинамики и горения, теплопередача конвекцией, теплопроводностью и излучением, диффузия, различные физико-химические явления. При этом возникает ряд особенностей, которые не охватываются классическими положениями теории подобия. Во многих случаях отсутствует естественное разделение величин на заданные и определяемые. Так, например, при нагреве какого-нибудь тела определяемой величиной может быть температура нагрева за  [c.354]

Если речь идет о простейших системах, то такая трактовка вопроса не вызывает каких-либо оговорок, например в случаях изучения процессов гидродинамики, не осложненных другими явлениями. Однако когда речь идет об изучении методом теории подобия сложных систем, в которых происходят разнообразные физические процессы, например о теплотехнических агрегатах, то здесь возникает ряд трудностей, которые заставляют несколько по-иному подойти к изучению вопроса.  [c.355]

Математическое моделирование (аналогия) в отличие от физического моделирования имеет целью замену трудоемких вычислений при решении конкретных задач операциями на модели, представляющей собой расчетный стол. Исследуемый физический процесс (в данном случае деформация) не создается, и модель воспроизводит математические зависимости, которые решаются для заданных граничных условий. В противоположность этому при физическом моделировании, также широко применяемом в настоящее время, исследуемый процесс воспроизводится по критериям подобия тем же физическим явлением в некотором масштабе (см. раздел 6).  [c.254]

Два явления считаются физически подобными, если по характеристикам одного явления можно получить характеристики другого простым умножением на коэффициенты, зависящие только от размерности. Иначе говоря, при физическом подобии природа процесса в сопоставляемых явлениях сохраняется.  [c.275]

Геометрическое подобие. Подобие физических явлений и процессов является логическим обобщением понятия геометрического подобия.  [c.281]

При изучении движения жидкости и газа долгое время пользовались отдельными эмпирическими формулами, которые удалось объединить в теоретически обоснованные классы явлений лишь с помощью теории подобия и анализа размерностей. Главным принципом теории подобия служит выделение из общего класса явлений, описываемых физическими законами, комплекса физически подобных явлений. Последние характеризуются тем, что для них отношения сходственных величин, входящих в описание процесса, постоянны. Комплекс подобия объединяет геометрическое подобие, подобие физических величин, подобие начальных и граничных условий, а также подобие во времени.  [c.318]

Следовательно, для установления подобия физических явлений, необходимо найти систему критериев, определяющих как гидродинамическое (в случаях движения жидкости или газа), так и тепловое подобие. Это можно сделать, применив один из показанных приемов к уравнениям, описывающим процессы конвективного переноса тепла. В результате получим критерии, характеризующие гидродинамическое и тепловое подобие, т. е. подобие в процессах теплообмена.  [c.230]

Как видно из предыдущего изложения, использование теории подобия при зкспериментальном исследовании физических процессов формально позволяет также уменьшить число переменных, от которых зависит изучаемое явление. Это обстоятельство существенно облегчает постановку и проведение эксперимента.  [c.159]

Сложная модель является однородной, если класс моделируемых явлений имеет граничные условия. Интерпретировать сложную физическую модель системой уравнений как правило не представляется возможным, поэтому составление уравнения подобия, описывающего процесс, осуществляют путем использования я-теоремы. Применив теорию подобия, можно, по Э.Д. Брауну, получить замкнутое математическое описание модели. [1,6, 7, 12, 14].  [c.452]

Кроме класса и единич1юго явления, в теории подобия введено особое понятие группы явлений. Группой явлений называется совокупность физических процессов, описываемых одинаковыми по форме и содержанию дифференциальными уравнениями и одинаковыми по форме и содержанию размерными условиями однозначности. Различие между отдельными физическими процессами, отнесенными к данной группе явлений, будет состоять только в разли-  [c. 410]

Указанная система уравнений вместе с условиями однозначности дает полное математическое описание явления теплоотдачи, но аналитическое решение этой системы наталкивается на большие трудности. Эти трудности помогает разрешить теория подобия, которая позволяет объединять размерные физические величины в безразмерные кдмплексы, причем так, что число комплексов будет меньше числа величин, составляющих эти комплексы. Это значительно упрощает исследование физических процессов. Полученные безразмерные комплексы можно рассматривать как новые переменные.  [c.418]

Универсальные математические модели тепловых процессов, внешнего магнитного поля и упругих деформаций ЭМУ могут быть построены, как уже отмечалось, на основе методов электроаналогии [7]. Такая возможность основывается на хорошо известном подобии описания указанных процессов и процессов распределения тока в электрической цепи (табл. 5.1) и позволяет применить удобный аппарат теории электрических цепей. Связь между соответствующими величинами различной физической природы задается при электроаналогии через масштабные коэффициенты. Рассмотрим кратко эти вопросы, не останавливаясь на физических особенностях явлений.  [c.118]

Для сложных процессов, характеризующихся многими физическими величинами, каждая переменная величина имеет свою константу подобия С. Если явления подобны, то константы подобия находятся между собой в определенных соотношениях и для данного процесса (системы) их выбор обусловлен условием подсб я физических явлений. Эти безразмерные соотношения представляют собой комплексы, составленные из физических величин, характеризующих это явление (процесс). Называются они критериями (числами) подобия. Для всех подобных явлений критерии подобия имеют одинаковое числовое значение.  [c.80]

Основы моделирования физических явлений. Существование подобия физических явлений значительно упрощает и облегчает экспериментальные исследования. давая возможность заменить изучение процесса, протекающего в образце, изучением его на модели, имеющей другие размеры и работающей при других условиях (температуре, давлении, скорости и т. п.), более удобных для эксперимента. Условия моделирования, т. е. условия, которым должна удовлетворять модель и процесс, протекающий в ней, даются теорией подобия. В соответствии с теорией подобия для того, чтобы результаты иссле-  [c.136]

На основании второй теоремы подобия зависимость между переменными, характеризующими какой-либо физический процесс, может быть представлена в виде зависимости между числами по-дсбия. Функциональная зависимость между числами подобия называется уравнением подобия. Для явления теплоотдачи уравнение подобия в общем случае имеет следующий вид  [c.161]

Из изложенного следует, что для подобия физических явлений необходимо, чтобы они имели одну и ту же физическую природу, описывались одинаковыми дифференциальными уравнениями и имели подобные условия однозначности. Однако для таких сложных явлений, как процесс теплообмена, эти условия оказьсваются все же недостаточными для существования подобия.  [c.97]

Если физический процесс описьтается системой уравнений и заданными краевыми условиями, то величины, входящие в условия однозначности, являются независимыми переменными, определяющими протекание данного физического явления. Критерии, включающие условия однозначности, являются определяющими. Теория подобия позволяет использовать структурный анализ исходных уравнений, описьгоающих изучаемое явление, как при разработке методики проведения экспериментов, так и при обобщении результатов. Принцип физического моделирования, согласно которому на модели сохраняется основная сущность явлений, имеющих место в натурных условиях, учитывает адекватность явлений. При этом имеются в виду определенные преимущества физического моделирования по сравнению с математическим при изучении сложных явлений, когда существует только частичная (или отсутствует) математически выраженная связь характеристик, В свою очередь, экспериментальные исследования на модели, например процесса возникновения задира катящихся со скольжением тел, позволили уточнить исходную физическую модель, решить необходимую теоретическую задачу на оенове рассмотрения тепловых процессов в дискретном фрикционном контакте катящихся со скольжением тел. Из сложной взаимосвязи различных параметров удалось вьщелить и изучить на моделях главные закономерности.  [c.163]

При полном подобии физических явлений все характеризующие процесс величины в любых точках модели получаются путем умножения тех же величин в соответствующих точках натуры на свой постоянный скалярный множитель — коэффициент подобия. Другими словами, два подобных явления отличаются лишь масшта->бами величин. Это означает, что подобные физические явления описываются одними и теми же безразмерными уравнениями. Из условий получения таких уравнений для натуры и модели выводятся критерии подобия. Они легко определяются, если рассматриваемые физические явления описаны дифференциальными уравнениями.  [c.141]

Обобщение метода подобия можно получить, рассматривая основные уравнения, описывающие рассматриваемый физический процесс и граничные условия. Выражение уравнения и фаничные условия используются чаще, чем просто уравнения для того, чтобы подчеркнуть, что граничные условия также должны быть одинаковыми, если одно или несколько уравнений входят а систему в дифференциальном виде, Для решения задач в рамках гипотезы континуума (движение жидкостей и газов, явления упругости, классический электромагнетизм, теплообмен и термодинамика) необходимо наряду с отношением характерных сил рассматривать отношения энергий. Так, чи JЮ Нуссельта представляет собой произведение отношения энергии, отношения сил и отношения физических свойств.  [c.78]

Одной из важнейших задач при исследовании каких-нибудь физических процессов является составление уравнений, описывающих изучаемые процессы. В большинстве случаев получить общее решение уравнений бывает невозможно и приходится ограничиваться решениями частных случаев или прибегать к различным долущениям и упрощениям. Однако независимо от возможности или невозможности решения уравнений наличие их позволяет более полно понять физическую сущность исследуемых явлений. Часто наличие уравнений позволяет применить к исследованию теорию подобия. Благодаря этому облегчается постановка эксперимента и полученные результаты принимают более общий характер.  [c.301]

Третья теорема подобия. Подобны те явлен и я, условия однознат1ности которых подобны и числа подобия, составленные из условий однозначности, равны. Эта теорема позволяет определить, какие процессы можно считать подобными. Условиями однозначности называются характеристики, полностью определяющие процесс. Например, при течении жидкости в трубе такими характеристиками будут диаметр трубы, скорость жидкости, температура жидкости, температура стенки трубы, физические свойства жидкости (плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность). Числа подобия, составленные из условий однозначности, называются критерия ми подобия.  [c.168]

Третье требоваппе понятия о подобии физических явлений ограничивает выбор величин масштабов подобия С таким условием подвергнув преобразованию подобия (37,3) критериальное уравнение для процесса А (уравнение 37,1), должны получить критериальное уравнение для процесса Б, не содержащее масштабов подобия. Выполнение этого требования приводит к следующим равенствам  [c.145]

В своей теоретической и практической основе исследование технологических процессов и систем зижд тся на методах математического и физического моделирования. Подход к обоим методам различен. Если математические модели отображают реальный процесс, систему при помощи условных математических символов, то физические модели представляют собой уменьшенные или упрощенные до некоторой степени реальные системы. Физические модели должны быть подобны натуре в смысле точного копирования изучаемых явлений. Моделирование может быть полным и частичным. Физические модели используются д-пя изучения внутренней структуры сложных физических процессов, для определения не только выходных, но и промежуточных параметров, для выбора и проверки критериев подобия, различных физических констант и в то же время для прогнозирования и объяснения различного рода явлений с достаточной степенью точности. Физическая модель должна не только отражать изучаемый процесс, но и быть менее сложной, чем сам натурный объект, в противном случае теряется смысл ее использования. Физическая модель отличается от друглх видов моделей прежде всего тем, что она сохраняет самые существенные, определяющие свойства натуры, представленные, как правило, в ином масштабе.  [c.294]

Матемапшко-физическое моделирование (МФМ) — исследование физически подобных процессов на установках, сохраняющих физическую природу явлений, но воспроизводящих их в других размерах (в смысле геометрическом или физическом) с использованием расчетных коэффициентов перехода от модели к натуре, получило наиболее широкое распространение в практической трибологии. Модель и натура при математико-физическом моделировании обязательно связаны полученной теоретической зависимостью в виде расчетного масштабного фактора, который является совокупностью всех масштабных коэффициентов перехода (МКП) от модели к натуре для параметров режима работы, конструкции и материалов трибосопряжения, включенных в критерий подобия.  [c.432]

---

Почему сознание — это не мозг (и как это доказать)

В научном сообществе не прекращаются споры о том, что такое сознание. Нейробиологи часто отождествляют его с процессами, протекающими в человеческом мозге.

Философ Антон Кузнецов объясняет, почему это слабая позиция. О «слепом зрении», иллюзиях и «аргументе зомби» — в конспекте его лекции.

Антон Кузнецов

Кандидат философских наук, младший научный сотрудник философского факультета МГУ, сотрудник Центра исследования сознания при философском факультете МГУ

Аномальный феномен

Проблема соотношения тела и сознания до сих пор не решена. Существуют разные теории сознания — теория глобального нейронного рабочего пространства (Global workspace theory, или GWT. — Прим. T&P), квантовая теория Хамероффа — Пенроуза, теория аттендированной среднеуровневой реализации сознания Принца или теория интегрированной информации. Но все это только гипотезы, в которых недостаточно разработан концептуальный аппарат. А кроме того, нам не хватает экспериментальных средств для изучения мозга и поведения человека — например, применение постулатов теории интегрированной информации на живых организмах пока невозможно из-за вычислительных и аппаратных ограничений.

Сознание — аномальный феномен, непохожий на остальные феномены естественного мира. В то время как последние интерсубъективны, то есть доступны всем, к сознанию мы всегда имеем только внутренний доступ и не можем его непосредственным образом наблюдать. Одновременно с этим мы знаем, что сознание — естественное явление. Впрочем, если мы станем думать об устройстве Вселенной как о фундаментальных физических взаимодействиях, то это будет работать ровно до тех пор, пока мы не вспомним о сознании: непонятно, как в такое представление мира втискивается феномен со столь непохожими на все остальное характеристиками.

Одно из лучших определений сознания — остенсивное (определение предмета путем непосредственного показа. — Прим. T&P): все мы с вами чувствуем ментальные образы и ощущения — это и есть сознание. Когда я смотрю на какой-то предмет, в моей голове есть его образ, и этот образ тоже является моим сознанием. Важно, чтобы остенсивное определение сознания коррелировало с итоговым объяснением: когда в исследовании сознания мы получаем определения вроде «Сознание — это квантовый эффект в микротрубочках нейронов», то сложно понять, как этот эффект может стать ментальными образами.

Функции есть, а сознания нет

Существует когнитивное понятие сознания. Примерами когнитивных задач, которые мы выполняем как сознательные субъекты, могут быть речь, мышление, интеграция информации в мозге и т. д. Но это определение слишком широкое: получается, если есть мышление, речь, запоминание, значит, есть и сознание; и наоборот: если нет возможности говорить, значит, и сознания нет. Часто это определение не работает. Например, у пациентов в вегетативном состоянии (которое наступает, как правило, после инсульта) есть фазы сна, они открывают глаза, у них бывает блуждающий взгляд, и родственники часто принимают это за проявление сознания, что на самом деле не так. А бывает, что когнитивных операций нет, а сознание есть.

Если в МРТ-аппарат поместить обычного человека и попросить представить, как он играет в теннис, у него произойдет возбуждение в премоторной коре. Эту же задачу поставили перед пациенткой, которая не откликалась вообще ни на что, — и увидели на МРТ такое же возбуждение в коре. Тогда женщину попросили представить, что она находится в доме и ориентируется внутри него. Потом ее начали спрашивать: «Вашего мужа зовут Чарли? Если нет, представляйте, что вы ориентируетесь в доме, если да — что вы играете в теннис». Реакция на вопросы действительно была, но ее можно было отследить только по внутренней активности мозга. Таким образом,

поведенческий тест не позволяет нам удостовериться в наличии сознания. Жесткой связи между поведением и сознанием нет.

Между сознанием и когнитивными функциями тоже нет прямой связи. В 1987 году в Канаде произошла страшная трагедия: лунатик Кеннет Паркс заснул перед телевизором, а потом «проснулся», завел машину, проехал несколько миль до дома родителей своей жены, взял монтировку и пошел убивать. Затем уехал и только на обратном пути обнаружил, что у него все руки в крови. Он позвонил в полицию и сказал: «Мне кажется, я кого-то убил». И хотя многие подозревали, что он гениальный лжец, на самом деле Кеннет Паркс — удивительный потомственный лунатик. У него не было мотива для убийства, а еще он сжимал нож за лезвие, отчего на руке у него были глубокие раны, но он ничего не чувствовал. Следствие показало, что Паркс не находился в сознании в момент убийства.

Я сегодня видел у кого-то в руках книгу Николаса Хамфри «Пыльца души». В 1970-х Николас Хамфри, будучи аспирантом и работая в лаборатории Лоуренса Вайскранца, открыл «слепое зрение». Он наблюдал за обезьяной по имени Хелен, у которой была корковая слепота — не функционировали зрительные отделы коры головного мозга. Обезьяна всегда вела себя как слепая, но в ответ на некоторые тесты вдруг начала демонстрировать «зрячее» поведение — каким-то образом распознавала простые объекты.

Обычно нам кажется, что зрение — сознательная функция: если я вижу, значит, я осознаю. В случае «слепого зрения» пациент отрицает, что он что-то видит, однако, если его попросить угадать, чтó находится перед ним, он угадывает. Все дело в том, что у нас есть два зрительных пути: один — «сознательный» — ведет в затылочные зоны коры головного мозга, другой — более короткий — в верхний отдел коры. Если у боксера будет работать только сознательный зрительный путь, он вряд ли сможет уворачиваться от ударов — он не пропускает удары как раз благодаря этому короткому, древнему пути.

Зрительное восприятие — это когда вы можете сказать, «что» и «где», а зрительное ощущение — это когда при этом вы еще имеете ментальную картинку. Выполняется примерно одна и та же когнитивная функция распознавания объекта, но в одном случае это распознавание сознательно, а другом — нет. «Слепое зрение» — это зрительное восприятие без сознания.

Чтобы какая-то функция в мозге была сознательной, нужно, чтобы выполнение определенной когнитивной задачи сопровождалось внутренним субъективным опытом.

Именно наличие приватного опыта является ключевым компонентом, позволяющим сказать, есть сознание или нет. Это более узкое понятие называется феноменальным сознанием (phenomenal consciousness).

Трудная проблема

Если бы мне без анестезии вырывали зуб мудрости, скорее всего, я бы кричал и пытался двигать конечностями — но по этому описанию трудно сказать, чтó со мной происходит, если не знать, что я при этом испытываю жуткую боль. То есть когда я нахожусь в сознании и происходит что-то с моим телом, важно подчеркнуть: чтобы сказать, что я нахожусь в сознании, я добавляю в историю своего организма какие-то внутренние приватные характеристики.

Это подводит нас к так называемой трудной проблеме сознания (hard problem of consciousness, термин ввел Дэвид Чалмерс). Она заключается в следующем:

почему функционирование мозга сопровождается субъективными и приватными состояниями? Почему оно не происходит «в темноте»?

Нейроученому неважно, есть ли у сознательных состояний субъективная, приватная сторона: он ищет неврологическое выражение этих процессов. Однако даже если это неврологическое выражение найдено, оно все равно каким-то образом испытывается. Таким образом, неврологическое описание или описание сознания через мозговые, поведенческие процессы и когнитивное функционирование всегда будет неполным. Мы не можем объяснить сознание, используя стандартные методы естественных наук.

Безошибочность иллюзии

Можно выделить некоторые характеристики феноменального сознания или сознания вообще: квалитативность, интенциональность, субъективность, приватность, отсутствие пространственного протяжения, невыразимость, простота, безошибочность, прямое знакомство и внутренняя природа. Таково рабочее определение сознания.

Квалитативность (качественность) — это то, каким образом вы испытываете свой внутренний субъективный опыт. Обычно это сенсорные характеристики: цвета, тактильные, вкусовые ощущения и т. д., а также эмоции.

Приватность сознательного опыта означает, что вы не видите то, как я вижу вас. Даже если в будущем изобретут средство увидеть то, чтό другой человек наблюдает в своем мозге, то все равно нельзя будет увидеть его сознание, ведь увиденное будет вашим собственным сознанием. Нейроны в мозгу можно увидеть хирургическим путем, но с сознанием это не сработает, потому что это абсолютная приватность.

Отсутствие пространственного притяжения свидетельствует о том, что, когда я смотрю на белую колонну, моя голова не увеличивается на объем этой колонны. У ментальной белой колонны нет физических параметров.

Невыразимость ведет к понятию простоты и неразложимости на другие характеристики. Некоторые понятия невозможно объяснить через более простые. Например, как объяснить, что значит «красное»? Никак. Объяснение через длину волны не считается, потому что, если начать подставлять его вместо слова «красное», значение высказываний изменится. Некоторые понятия можно выразить через другие, но в первом приближении они все кажутся невыразимыми.

Безошибочность означает: вы не можете ошибаться насчет того, что находитесь в сознании. Вы можете заблуждаться в суждениях о вещах и явлениях, вы можете не знать, чтó стоит за ментальным образом, но если вы с этим образом сталкиваетесь, значит, он существует, даже если это галлюцинация.

И хотя не все исследователи согласны с таким рабочим определением, любой, кто занимается сознанием, так или иначе интерпретирует эти характеристики. Ведь эмпирически ответить на вопрос, что такое сознание, не получается из-за того, что мы не имеем к нему такого же доступа, как ко всем феноменам естественного мира. А от выстроенной нами эмпирической теории зависит, как мы будем работать с пациентами в тяжелом состоянии.

Сознания нет, а слово есть

Проблема сознания появилась в Новое время усилиями Рене Декарта, который разделил тело и душу по этическим основаниям: тело омрачает нас, а душа как разумное начало борется с телесными аффектами. С тех пор противопоставление души и тела как бы раскалывает мир на две независимые области.

Но ведь они взаимодействуют: когда я говорю, у меня сокращаются мышцы, двигается язык и т. д. Все это физические события, у каждого моего движения есть физическая причина. Проблема в том, что нам непонятно, как то, что не находится в пространстве, влияет на физические процессы. Таким образом, в наших представлениях о мире есть фундаментальный раскол, который нужно устранить. Самый лучший способ — «уничтожить» сознание: показать, что оно существует, но является производной физических процессов.

Проблема сознания тела связана с другими большими проблемами. Это вопрос тождества личности: что делает личность одной и той же на протяжении всей жизни, несмотря на физиологические и психологические изменения организма и психики? Проблема свободы воли: являются ли наше ментальное и сознательное состояния причинами физических событий или поведения? Биоэтические вопросы и проблема искусственного интеллекта: люди мечтают о бессмертии и возможности перенести сознание на другой носитель.

Проблема сознания связана с тем, как мы понимаем причинность. В естественном мире все причинные взаимодействия носят физическую природу. Но есть один кандидат на нефизический тип причинности — это причинность от ментального к физическому, и от физического — к поведению. Нужно понять, есть ли такой вид процессов.

Нас также интересует вопрос о критериях существования. Когда я хочу понять, существует ли какой-то предмет, я могу это верифицировать: взять его в руки, например. Но в отношении сознания критерий существования не работает. Значит ли это, что сознания не существует?

Представьте, что вы видите, как бьет молния, и вы знаете, что физическая причина удара молнии — столкновение холодного и теплого погодных фронтов. Но потом вдруг добавляете, что другой причиной молнии могут быть семейные неурядицы бородатого седого мужчины атлетического телосложения, его зовут Зевс. Или, например, я могу утверждать, что за моей спиной находится синий дракон, просто вы его не видите. Ни Зевс, ни синий дракон не существуют для естественной онтологии, так как их допущение или отсутствие ничего не меняет в естественной истории. Наше сознание сильно похоже на такого синего дракона или на Зевса, поэтому мы должны объявить его несуществующим.

Почему мы этого не делаем? Человеческий язык переполнен ментальными терминами, у нас неимоверно развит аппарат для выражения внутренних состояний. И вдруг оказывается, что внутренних состояний нет, хотя их выражение есть. Странная ситуация. Без проблем можно отказаться от утверждения о существовании Зевса (что и было сделано), но Зевс и синий дракон тем отличаются от сознания, что последнее играет важную роль в нашей жизни. Если вернуться к примеру, когда мне выдирают зубы, то сколько меня ни убеждай, что я не испытываю боль, я все равно буду ее испытывать. Это состояние сознания, и оно достоверно. Выходит,

для сознания нет места в естественном мире, но мы не можем отказаться от его существования. Это ключевая драма в проблеме сознания тела.

Впрочем, поскольку с точки зрения естественной онтологии мы должны объявить сознание несуществующим, многие исследователи предпочитают утверждать, что сознание — это физический процесс в мозге. Можно ли тогда сказать, что сознание — это и есть мозг? Нет. Потому что, во-первых, для этого нужно продемонстрировать идеальную замену ментальных терминов на неврологические. А во-вторых, нейронные процессы невозможно верифицировать.

Аргумент зомби

Как доказать, что сознание — это не мозг? Часто для этого используют примеры внетелесного опыта. Проблема в том, что все подобные случаи не выдержали проверки. Попытки верифицировать феномен реинкарнации тоже провалились. Так что аргументом в пользу нематериальной природы сознания может быть только мысленный эксперимент. Один из них — так называемый аргумент зомби (philosophical zombie). Если все, что существует, объясняется лишь физическими проявлениями, то любой мир, тождественный нашему во всех физических отношениях, тождественен ему и во всех остальных. Представим мир, тождественный нашему, но в котором нет сознания и обитают зомби — существа, функционирующие только согласно физическим закономерностям. Если такие существа возможны, значит, человеческий организм может существовать без сознания.

Один из главных теоретиков материализма Дэниел Деннет считает, что мы и есть зомби. А защитники аргумента зомби считают как Дэвид Чалмерс: чтобы расположить сознание внутри физического мира и не объявлять его физическим, нужно изменить само понятие о таком мире, расширить его границы и показать, что наряду с фундаментальными физическими свойствами существуют еще и свойства протосознательные. Тогда сознание будет инкорпорировано в физическую реальность, но полностью физическим все-таки не будет.

Литература

• Baars Bernard J. In the Theater of Consciousness. New York, NY: Oxford University Press, 1997

• Owen A. Into the Gray Zone: A Neuroscientist Explores the Border Between Life and Death. Scribner, 2017

• Деннет Д. Как исследовать человеческое сознание эмпирически / пер. с англ. Н.С. Юлиной // История философии. — М.: ИФ РАН, 2005. — Вып. 12.

• Деннет Д. Онтологическая проблема сознания / пер. с англ. А.Л. Блинова // Аналитическая философия: Становление и развитие (антология) / сост. А.Ф. Грязнов. — М.: ДИК «Прогресс-Традиция», 1998. — С. 361–375.

• Пенроуз Р. Тени разума: В поисках науки о сознании / Перевод с англ. А.Р. Логунова, Н.А. Зубченко. — М.: Ижевск: ИКИ, 2011

• Хамфри Н. Сознание. Пыльца души. — М.: Карьера Пресс, 2014

• Чалмерс Д. Сознающий ум. В поисках фундаментальной теории. — М.: Либроком, 2013

Мы публикуем сокращенные записи лекций, вебинаров, подкастов — то есть устных выступлений. Мнение спикера может не совпадать с мнением редакции. Мы запрашиваем ссылки на первоисточники, но их предоставление остается на усмотрение спикера.

Читайте нас в Facebook, VK, Twitter, Instagram, Telegram (@tandp_ru) и Яндекс.Дзен.

Где можно учиться по теме #мозг

Страница не найдена |

Страница не найдена |

---

---

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

3456789

10111213141516

17181920212223

24252627282930

31      

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Фев

Мар

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Национальный стандарт географии 7 | Национальное географическое общество

Географически информированный человек должен понимать, что физические системы создают, поддерживают и изменяют элементы, составляющие поверхность Земли. Физическая среда обеспечивает необходимый фон для всей человеческой деятельности на Земле.

Таким образом, Стандарт 7 содержит следующие темы: Компоненты физических систем Земли, Взаимоотношения Земля-Солнце и Физические процессы.

Есть четыре физических системы: атмосфера, биосфера, гидросфера и литосфера.Они составляют основные единицы физических систем планеты. Признание взаимодействий внутри этих четырех компонентов и между ними позволяет понять, как Земля служит домом для всех живых существ — растений, животных и людей.

Почти вся энергия Земли поступает от Солнца. Синхронизированные отношения Земля-Солнце необходимы для того, чтобы планета была пригодной для жизни и способной поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Положение Земли относительно Солнца влияет на события и условия во всех частях мира.Количество солнечной энергии, получаемой местом, зависит от циклически меняющихся углов падения солнечных лучей. Времена года возникают из-за наклона Земли и ее вращения вокруг Солнца, вызывая различные модели нагрева, и, таким образом, значительно влияют на климат и погоду, а также на деятельность человека.

Физические процессы на Земле постоянно меняются. Эти процессы, включая движение тектонических плит в земной коре, ветровую и водную эрозию, а также отложения, формируют особенности поверхности Земли.

Понимание того, как работают физические системы, может повлиять на выбор людей в отношении места проживания, типов зданий, которые они строят, сетей путешествий, которые они развивают, и того, как они в целом ведут свою жизнь. Учитывая неопределенную траекторию и последствия глобального изменения климата, знания о факторах, влияющих на погоду и климат, важны как для личного, так и для государственного принятия решений. Глобальное изменение климата — это проблема государственной политики, которую должны решать правительства, что приведет к действиям, которые определяют здоровье, безопасность и экономическое благополучие людей во всем мире.Обоснованные и ответственные политические решения должны исходить из четкого понимания взаимодействий между физическими системами Земли, а также процессов, их создающих.

Студенты должны понимать влияние физических систем на поверхность Земли. Понимание этих тем позволяет учащимся увидеть, как изменяющаяся физическая среда является сценой для всей человеческой деятельности.

Физический процесс — обзор

Параметризация физических процессов

Физические процессы, связанные с переносом излучения, турбулентным перемешиванием, орографическим сопротивлением субсеточного масштаба, влажной конвекцией, облаками и поверхностными / почвенными процессами, оказывают сильное влияние на большие -масштабный поток атмосферы.Однако эти механизмы часто активны в масштабах, меньших размера горизонтальной сетки. Затем необходимы схемы параметризации, чтобы должным образом описать влияние этих субсеточных механизмов на крупномасштабный поток атмосферы. Другими словами, эффект ансамбля подсеточных процессов должен быть сформулирован в терминах разрешенных переменных сетевого масштаба. Особый интерес представляют процессы, происходящие у земли и на пересечении с океаном; воздействие радиации, облаков и осадков; и смешивание и перемешивание с помощью мелкомасштабных процессов. На рисунке 2 схематично представлены различные физические процессы, рассматриваемые в атмосферной модели ECMWF.

Рис. 2. Схематическая диаграмма различных физических процессов, представленных в атмосферной модели ECMWF. (Любезно предоставлено ECMWF.)

Обработка планетарного пограничного слоя (PBL) играет фундаментальную роль для всей системы атмосфера-Земля. Атмосфера «ощущает» движение по неровной поверхности земли или по мокрому гладкому морю благодаря поверхностному обмену импульсом, теплом и влагой.Самый нижний уровень модели находится на высоте около 10 м над поверхностью, а еще несколько уровней находятся в пределах нескольких сотен метров от поверхности, где скорость, влажность и температура могут быстро изменяться. Даже при таком довольно высоком разрешении вертикальные градиенты температуры, ветра, влажности и т. Д. В PBL не могут быть описаны очень точно, не говоря уже о турбулентном переносе количества движения, тепла и влаги. Для оценки этих параметров модель использует более крупномасштабные переменные, такие как ветер, температура и удельная влажность, с предположением, что потоки пропорциональны вертикальным градиентам. На поверхности Земли турбулентные потоки количества движения, тепла и влаги рассчитываются как функция разницы между воздухом и поверхностью и характеристик поверхности. Над землей, высота снежного покрова, температура почвы и влажность являются прогнозируемыми переменными, рассчитываемыми с помощью модели почвы с четырьмя слоями в пределах верхних 2 м.

Для альбедо используется ежемесячное фоновое климатическое поле над сушей. При расчете солнечного излучения используются две спектральные полосы, соответствующие прямому входу от Солнца и диффузному излучению.На открытой воде альбедо для них меняется по-разному. Над сушей прогнозируемое альбедо зависит от фонового альбедо и высоты снежного покрова. Он имеет минимум 0,07 и может доходить до 0,70 для открытого снега и только до 0,20 для снега в лесу. Тепловые свойства заснеженного грунта зависят только от высоты снежного покрова на единицу площади. Высота снежного покрова увеличивается за счет комбинированного эффекта снегопада, испарения и таяния.

Почвенная влага делится на кожные и почвенные резервуары.Кожный резервуар (который в основном представляет собой влагу на растительности) развивается под действием собственного испарения и его способности собирать росу и задерживать осадки. В почвенном резервуаре учитываются осадки и таяние снега, а также вертикальный перенос воды из-за дренажа и капиллярности, испарение над голой землей и поглощение корнями растительностью. Коэффициент растительности указывается в каждой точке сетки и используется моделью для оценки шероховатости и испарения.

Ввиду важности взаимодействия облака и излучения как в долгосрочных (климат), так и в краткосрочных (погода) процессах большое внимание уделяется рассмотрению поглощения и рассеяния облаками солнечной и земной радиации.Значительная часть общего времени вычислений посвящена схеме излучения, даже несмотря на то, что для снижения стоимости сделаны некоторые упрощения, такие как расчет излучения только каждые 3 часа, а не каждый временной шаг только по подмножеству точек сетки.

Спектр излучения разделен на восемь частотных диапазонов: два в коротковолновом спектре (прямое от Солнца и диффузное излучение) и шесть в длинноволновом спектре (от Земли и внутри атмосферы). Рассеянное вверх и вниз излучение рассчитывается для каждой из восьми спектральных полос.Параметры, влияющие на выбросы и поглощение, — это давление, температура, влажность, облачность и влажность облаков. Кроме того, на выбросы и абсорбцию влияет количество присутствующих диоксида углерода, озона, метана, закиси азота, CFC-11 и CFC-12. Предполагаемые параметры — это концентрация этих газовых примесей, солнечная постоянная, распределение и оптические свойства аэрозолей, а также альбедо земли, которое изменяется в зависимости от снежного покрова.

Схема излучения предназначена для детального учета взаимодействия облака с излучением.Он допускает частичную облачность в любом слое модели. Для точек сетки с облачностью вычисления производятся как для ясных, так и для пасмурных условий, а также для общего количества, взвешенного в соответствии с прогнозируемым количеством облачности. Учитывается радиационное воздействие различных типов аэрозолей (океанический, континентальный, пустынный, городской и стратосферный фон).

Основное назначение схемы облачности — обеспечить входные данные для расчетов радиации и расчета осадков. Облака порождаются крупномасштабным подъемом, кучевой конвекцией, турбулентностью пограничного слоя и радиационным охлаждением.Они рассеиваются за счет испарения из-за крупномасштабного спуска, оседания кучевых облаков, радиационного нагрева и турбулентности как на вершине, так и на сторонах облаков. Схема облачности рассматривает основные процессы, связанные с облаками, согласованным образом, прогнозируя как долю облаков, так и содержание воды / льда в облаках с помощью собственных прогностических уравнений. Облачные процессы сильно связаны с другими параметризованными процессами.

Подсеточные вертикальные потоки массы, тепла, водяного пара и количества движения вычисляются на каждом уровне модели с помощью простой модели потока массы, взаимодействующей с окружающей средой. Схема применяется к проникающей конвекции, мелкой конвекции и средней конвекции. Они являются взаимоисключающими, поэтому, только когда схема не может создать облако одного типа, она пытается выполнить следующий. Глубокая конвекция преимущественно возникает в возмущенных ситуациях с глубоким слоем условной нестабильности и крупномасштабной конвергенцией влаги. Считается, что нисходящий поток массы пропорционален восходящему потоку массы. Неглубокая конвекция преимущественно возникает в невозмущенном потоке в отсутствие крупномасштабного сходящегося потока.Подача влаги происходит от поверхностного испарения. Обычно при этом не образуются осадки. Конвекция на среднем уровне описывает конвективные ячейки, которые возникают на уровнях выше пограничного слоя. Слоисто-кучевые облака связаны с потоком влаги в пограничном слое, создаваемым схемой вертикальной диффузии. Многослоистые облака (например, слоистые слои нижнего и среднего уровня) определяются скоростью, с которой уменьшается удельная влажность насыщения из-за восходящего вертикального движения и радиационного охлаждения. Процессы испарения в связи с облаками учитываются по-разному: крупномасштабное и кучевое оседание и радиационный нагрев, испарение на краях облаков из-за турбулентных процессов и турбулентное движение на верхушках облаков.

Процессы осадков учитывают не только местное содержание воды / льда, но также различные процессы увеличения количества осадков, а также испарение выпадающих осадков. Включены два механизма образования осадков — для конвективных и для стратиформных (фронтальных или динамических) осадков.В случае конвективных осадков конденсат, образующийся в восходящих потоках конвекции, представляет собой воду с температурой выше 0 ° C, лед ниже -23 ° C и смесь того и другого между ними. Если количество образовавшегося конденсата превышает значение, которое может выдержать вертикальная скорость, осадки образуются в виде снега или воды. Когда выпадают слоистые осадки, облачная вода и лед из облачной схемы преобразуются в осадки в зависимости от содержания воды / льда. Предполагается, что падающие осадки испаряются ненасыщенными слоями до того, как достигают земли, и этот процесс может существенно уменьшить количество осадков, достигающих поверхности.

Циркуляция атмосферы формируется контрастами между сушей и морем и наличием основных горных хребтов мира, блокирующими эффектами потока и сопротивлением поверхности. Горы имеют много масштабов, связанных с долинами и пиками, и недостаточно просто представить их по их средней высоте. Фактически, представление орографии использует среднюю орографию и четыре дополнительных поля, описывающих стандартное отклонение, ориентацию, анизотропию и наклон подсеточной орографии.При этом в некоторой степени учитывается орографическая изменчивость, но даже в этом случае орография модели все еще значительно более гладкая, чем на самом деле. Однако параметризация позволяет реалистично представить сопротивление гор, что важно для создания крупномасштабных атмосферных вихрей. Важной частью схемы является то, что, в зависимости от динамических критериев, она может блокировать поток низкого уровня, а не заставлять воздух проходить через орографию. Когда стабильно стратифицированный воздух пересекает горный хребет, возникают гравитационные волны. В зависимости от статической устойчивости и вертикального сдвига ветра эти гравитационные волны могут распространяться вертикально до тех пор, пока они не приобретут достаточно большую амплитуду для разрушения. Схема сопротивления гравитационной волны включена для представления переноса импульса из-за гравитационных волн подсетки, способствующих формированию блокирующих максимумов и пороговых минимумов.

В чем разница между химическим процессом и физическим процессом в химии?

Категория: Химия Опубликовано: 24 сентября 2013 г.

Нет принципиальной разницы между химическим и физическим процессом.Это вводящее в заблуждение различие проводится главным образом школьными учителями. Например, плавление льда в жидкую воду — это одновременно химический и физический процесс. Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.

Нет реальной разницы между химическим процессом и физическим процессом в химии. Некоторые учителя химии любят определять химический процесс как любой процесс, включающий химическую реакцию, а все другие процессы — как физические. По мнению таких учителей, такие вещи, как сжигание топлива, являются химическими процессами, а такие вещи, как растворение соли в воде или превращение воды в лед, — это физические процессы.Но это различие на самом деле произвольно и не принципиально. Хотя такие учителя могут проводить такое различие с благими намерениями обучать своих учеников, они действительно вводят учеников в заблуждение в долгосрочной перспективе.

Все процессы, связанные с взаимодействием атомов, являются химическими. Растворение соли в воде — это химическая реакция. Вы начинаете с двух различных реагентов (соль и вода), заставляете атомы связываться друг с другом по-новому (каждый ион соли связывается с толпой молекул воды), и образуется новое химическое вещество (соленая вода).Как правило, во всех химических реакциях происходит обмен теплом с окружающей средой как часть процесса. Растворение соли в воде может быть не таким эффектным, как взрыв воздушного шара, наполненного водородом, но это все же химическая реакция.

Даже такие простые процессы, как фазовые переходы (твердое тело в жидкость, жидкость в газ и т. Д.), На самом деле являются химическими по своей природе. В процессе замерзания до состояния льда молекулы жидкой воды образуют одну конфигурацию, образуют связи по мере того, как они принимают новую конфигурацию, и при этом выделяют энергию.Некоторым учителям не нравится рассматривать фазовые переходы как химические реакции, потому что основные химические уравнения не очень полезны в обучении студентов. Например, основное химическое уравнение замерзания воды до льда: H ₂ 0 → H ₂ 0. Это уравнение вводит в заблуждение. Похоже, что вообще ничего не происходит. По этой причине некоторые могут подумать, что фазовые изменения на самом деле не в счет. Но более подробное химическое уравнение более наглядно: H ₂ 0 (жидкость) — тепло → H ₂ 0 (твердое тело).В этой стрелке содержится образование устойчивых водородных связей между молекулами воды после отвода энергии (энергия всегда выделяется, когда образуются химические связи). Образование связей — ключевая особенность химических реакций.

Фактически, практически каждый повседневный опыт, с которым мы знакомы, имеет химическую природу. Удар по футбольному мячу, переключение передач на велосипеде, пение и написание слов на бумаге — все это на фундаментальном уровне описывается как взаимодействие атомов.На фундаментальном уровне единственными процессами, которые не являются химическими по своей природе, являются гравитационные процессы и процессы ядер / субатомных частиц.

Кроме того, термин «физический процесс» настолько расплывчат, что бесполезен. Каждый наблюдаемый процесс во Вселенной является физическим. Единственное, что во Вселенной не является физическим, — это абстрактные понятия, такие как любовь и вера. Все химические процессы являются физическими, как и все биологические, геологические, астрономические, гравитационные, субатомные и ядерные процессы.В книге Ханса-Дитера Барке «Заблуждения в химии» говорится:

На уроках химии принято отделять химические реакции от физических процессов. Образование сульфидов металлов из его элементов путем выделения энергии в каждом случае описывается как химическая реакция. Напротив, растворение веществ в воде часто рассматривается как «физический процесс», потому что вещество «фактически не изменяется», растворенное вещество может быть восстановлено в его первоначальной форме с помощью процедур «физического» разделения.Если взять гидроксид натрия и растворить его в небольшом количестве воды, появится бесцветный раствор, выделяющий тепло; раствор проводит электричество и производит высокое значение pH. Критически настроенные студенты считают этот раствор новым материалом, а выделение тепла демонстрирует экзотермическую реакцию. Из этого примера видно, что не имеет смысла разделять превращение материи на «химические» и «физические» процессы [8]. Если мы, как правило, продолжаем делать это в смысле «мы всегда так поступали», возникнут автоматические школьные заблуждения, основанные на традициях преподавания в школе.

Темы: химический процесс, химическая реакция, фаза, фазовый переход, фазовый переход, физический процесс

Что такое физические процессы в химии? — Кухня

Химические процессы происходят при разрыве и преобразовании связей. Физические процессы происходят, когда межмолекулярные силы нарушаются и преобразовываются . Между этими процессами существует серая зона, которая может быть как химической, так и физической.

Что такое физический процесс?

Физические процессы — это естественные силы, которые изменяют физические характеристики Земли, в том числе силы, которые накапливаются и изнашивают поверхность Земли.

Какой пример физического процесса?

По мнению таких учителей, такие вещи, как сжигание топлива, являются химическими процессами, а такие вещи, как растворение соли в воде или превращение воды в лед, являются физическими процессами. Например, плавление льда в жидкую воду — это одновременно химический и физический процесс.

В чем разница между химическими процессами и физическими процессами?

При физическом изменении внешний вид или форма материи меняются, а вид материи в веществе — нет.Однако в результате химического изменения вид материи меняется, и образуется по крайней мере одно новое вещество с новыми свойствами. Разница между физическими и химическими изменениями нечеткая.

Что такое физический процесс в науке?

физический процесс — устойчивое явление или явление, отмеченное постепенными изменениями через серию состояний; «События в процессе»; Процесс «кальцификации у мальчиков начинается позже, чем у девочек». физическая сущность — сущность, имеющая физическое существование.

Что такое все физические процессы?

Есть четыре физических системы: атмосфера, биосфера, гидросфера и литосфера. Физические процессы на Земле постоянно меняются. Эти процессы, включая движение тектонических плит в земной коре, ветровую и водную эрозию и осаждение, формируют особенности поверхности Земли.

Испарение — это физический процесс?

Испарение воды — это физическое изменение. Когда вода испаряется, она переходит из жидкого состояния в газообразное, но это все еще вода; он не превратился ни в какую другую субстанцию.Все изменения состояния — это физические изменения.

Какие примеры химических процессов?

Примеры химических изменений

• Горящее дерево.
• Молоко кислое.
• Смешивание кислоты и основания.
• Переваривание пищи.
• Готовим яйцо.
• Нагревание сахара до образования карамели.
• Выпечка торта.
• Ржавчина железа.

Какие примеры физических и химических изменений?

Примеры физических изменений: разрезание бумаги, плавление масла, растворение соли в воде и разбивание стекла.Химическое изменение происходит, когда материя превращается в один или несколько различных типов материи. Примеры химических изменений включают ржавчину, возгорание и переварку.

Какой из следующих процессов не является физическим процессом?

Таким образом, можно сделать вывод, что выщелачивание — это химический процесс, а не физический.

Почему дыхание называется физическим процессом?

Этот процесс называется дыханием. Дыхание можно определить как процесс поглощения кислорода из окружающей среды и выделения углекислого газа. Итак, дыхание — это просто физический процесс, при котором не выделяется энергия.

Что такое физическая обработка и химический процесс?

Химические и физические манипуляции обычно используются для нарушения целостности и достоверности образцов, взятых во время допинг-контроля. Это обман, потому что они используются для маскировки допинга на тестах.

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.com

физический процесс устойчивое явление или явление, отмеченное постепенными изменениями через серию состояний

физическая нагрузка (физическая нагрузка) активность мышц, направленная на поддержание формы различными способами

95″>

химический процесс (химия) любой процесс, определяемый атомным и молекулярным составом и структурой участвующих веществ

физиотерапевт-терапевт, который лечит травмы или дисфункцию с помощью упражнений и других физических методов лечения расстройства

социальный процесс процесс, участвующий в формировании групп лиц

физическое свойство любое свойство, используемое для характеристики материи и энергии и их взаимодействия

фотожелатиновый процесс — процесс фотомеханической печати, в котором используется стеклянная пластина с желатиновой поверхностью, на которой размещается воспроизводимое изображение; можно использовать с одним или несколькими цветами

99″>

физическая подготовка в хорошей физической форме; в форме или в состоянии

физическая наука физические свойства, явления и законы чего-либо

хирургический процесс медицинская процедура, включающая разрез инструментами

Шиловидный отросток идет от основания височной кости

физическое состояние физическое качество; состоящий из материи

Solvay process — промышленный процесс производства карбоната натрия из хлорида натрия, аммиака и диоксида углерода

физическая топология внешний вид сети

психоаналитический процесс процесс, который, как предполагается, имеет место в психоаналитической теории

27″>

физиотерапия с использованием физических агентов: упражнения, массаж и другие методы

биологический процесс процесс, происходящий в живых организмах

геологический процесс Естественный процесс, в результате которого изменяются геологические особенности

скуловой отросток тонкий отросток височной кости, укрепляющий скуловую дугу

обратимый процесс любой процесс, в котором систему можно заставить проходить через одни и те же состояния в обратном порядке, когда процесс реверсируется

Физические процессы в науках о Земле и окружающей среде

Предисловие.

Благодарности.

1. Планета Земля и земные системы.

1.1 Сравнительная планетология.

1.2 Уникальная Земля.

1.3 Снимки земных систем.

1.4 Измерение Земли.

1.5 Вся Земля.

1.6 Тонкая интерактивная Земля.

Дополнительная литература.

2. Вопросы государства и движения.

2.1 Государственные вопросы.

2.2 Тепловые вопросы.

2.3 Количество вещества.

2.4 Материя в общем движении: кинематика.

2.5 Непрерывность: сохранение массы в жидкостях.

Дополнительная литература.

3. Силы и динамика.

3.1 Количество движения: импульс.

3.2 Разгон.

3.3 Сила, работа, энергия и мощность.

3.4 Тепловая энергия и механические работы.

3.5 Сила гидростатического давления.

3,6 Подъемная сила.

3,7 Радиальная сила.

3.8 Сила вращения, завихренность и кориолисово ускорение.

3,9 Вязкость.

3.10 Вязкая сила.

3.11 Сила турбулентного трения.

3.12 Общие силы движения жидкости.

3.13 Напряжение твердого тела.

3.14 Твердая деформация.

3.15 Реология.

Дальнейшее излучение.

4. Течение, деформация и перенос.

4.1 История крупномасштабного Fuid Fow.

4.2 Основные типы Fuid Fow.

4.3 Граничные слои жидкости.

4.4 Ламинарный поток.

4.5 Турбулентный поток.

4.6 Стратифицированные птицы.

4.7 Оседание твердых частиц.

4.8 Перенос частиц потоками.

4.9 Волны и жидкости.

4.10 Перенос волн.

4.11 Гранулированный гравитационный поток.

4.12 Мутность потока.

4.13 Поток через пористые и сыпучие вещества.

4.14 Переломы.

4.15 Устойчивые отказы и неисправности.

4.16 Твердый изгиб, деформация и складки.

4.17 Сейсмические волны.

4.18. Движущиеся молекулы: кинетическая теория, теплопроводность и диффузия.

4.19 Радиационный перенос тепла.

4.20 Тепловой перенос путем конвекции.

Дополнительная литература.

5. Внутренние процессы и системы Земли.

5.1 Таяние магм и вулканов.

5.2 Тектоника плит.

Дополнительная литература.

6. Процессы и системы Внешней Земли.

6,1 Атмосфера.

6.2 Интерфейс атмосферы и океана.

6.3 Интерфейс атмосферы и суши.

6.4 Глубокий океан.

6.5 Мелководье.

6.6 Интерфейс океан-суша: побережья.

6,7 Поверхность суши.

Дополнительная литература.

Приложение: Краткое пособие по математике или учебное пособие.

Файлы cookie.

Индекс

Химические и физические реакции / процессы

Типы процессов (или реакций). В своей повседневной жизни вы видели много разных видов природных процессы. Вы, наверное, наблюдали закипание воды, наблюдали, как вещества распространяются по воде, например, когда вы добавляете пищевой краситель для воды, приготовления Kool Aid или чая. Или вы, возможно, были впечатлены «взрывами», которые в результате от сочетания различных веществ, таких как мятный леденец и газировка / поп или уксус и пищевая сода.

Мы можем разделить эти процессы на химические или физические.Разница между химическими и физическими процессами заключается в том, образуются ли новые вещества в процессе реакции.

** Ключевое различие между физическими и химическими процессами: в химических процессах новые вещества сформирован. Но в физических процессах вещества остаются прежними.

Мы поговорим об этом подробнее на следующих нескольких страницах …

Что такое химические vs.физические процессы? В химических процессах, молекулы распадаются на атомы. Атомы воссоединяются с другими атомами, образуя разные молекулы. Но в физические процессы, молекулы не изменяются. Например, молекула воды — H ₂ O. Он имеет два атома водорода и один атом кислорода. В физических процессах замораживания или кипения молекулы воды остаются H ₂ O. Атомы водорода и кислорода остаются вместе.

Признаки возможной химической реакции включают изменение цвета после реакции. С физическим реакции, вы можете увидеть изменение формы (например, когда вода из жидкости превращается в твердый лед). Но эти знаки — всего лишь общие «практические правила», и есть исключения.

Химические процессы или химические реакции. В химическом процессе исходные вещества реагируют с друг друга с образованием новых веществ.Новые вещества состоят из разных видов молекулы из исходных веществ.

Рассмотрим два примера химических реакций:

Пример № 1: Когда кто-то готовит на газовой плите, газообразный метан и кислород реагируют друг с другом, образуя сделать пламя, которое мы видим на плите. (Это показано на рисунке выше.) Метан и кислород реагируют на производят два разных типа молекул: углекислый газ и воду.Эта реакция показана ниже:

• Молекула метана + 2 молекулы кислорода → Двуокись углерода + вода

• CH ₄ + 2O ₂ (Реагенты) → CO ₂ + 2H ₂ O (Продукты)

Поскольку продукты реакции (диоксид углерода и вода) на отличны от реагентов. (метан и кислород), это химическая реакция.

Подробности этой реакции:
Левая часть реакции (исходные молекулы) может быть записана как:

• CH ₄ + O ₂ + O ₂ (реагенты)

В этой реакции молекула CH ₄ (метан) распадается на один C (углерод) и четыре H (водородные) атомы:

• C + H + H + H + H + O ₂ + O ₂

Атом C соединяется с двумя атомами O (кислорода), образуя новую молекулу CO ₂ (углекислый газ):

• CO ₂ + H + H + H + H + O + O

Также во время реакции каждая пара атомов водорода присоединяется к одному из двух других атомов кислорода, образуя две молекулы воды (H ₂ O):

Это можно записать как:

Химические процессы / реакции. Мы только что говорили о том, как газ, который мы используем для приготовления пищи, химически реагирует с кислородом с образованием новые молекулы. Но часто пища, которую мы готовим, сама подвергается химическим реакциям при нагревании. На самом деле приготовление пищи увеличивается на калорийность продуктов с высоким содержанием крахмала (например, рис) и белков (например, мяса).

Открытие огня и приготовления пищи первыми людьми фактически привело к высвобождению их времени. от охоты и собирательства, чтобы открыть для себя другие вещи, поскольку им не нужно было столько еды, чтобы выжить! Это также привело к уменьшению челюстных мышц, что дали больше места для их мозгов.Итак, химический процесс приготовления действительно помог людям стать одними из самых умных. животные на земле!

Химические процессы / реакции. Каждый раз, когда вы смешиваете кислоту с основанием, происходит химическая реакция. Эти реакции производят соль и воду.

Пример №2. Если смешать соляную кислоту (HCl), которая, конечно, является кислотой, и гидроксид натрия (NaOH), который является основанием, они реагируют друг с другом и производят два разных вещества.Эти новые вещества — хлорид натрия (NaCl), поваренная соль поваренная, и вода (H ₂ O).

Эта реакция показана ниже:

HCl + NaOH (Реагенты) → NaCl + H ₂ O (Продукты)

Продукты реакции, NaCl (поваренная соль поваренная) и вода, являются отличные от HCl и NaOH молекулы. Итак, это еще одна химическая реакция.

Подробности этой реакции:

Во время этой реакции молекула HCl распадается на атомы H и Cl.Молекула NaOH распадается на Na, O и H:

H + Cl + Na + O + H

Атомы Na и Cl соединяются, образуя NaCl:

H + NaCl + O + H

Кроме того, атом H присоединяется к O и H с образованием H ₂ O:

NaCl + H ₂ O (продукт)

Сохранение вещества в химических реакциях

Вопросы: Что происходит с атомами, из которых состоят молекулы, в ходе химических реакций? (Q1) Есть ли одинаковое общее количество атомов до и после реакций? (Q2) Есть ли одинаковое количество атомов (или элементов) каждого типа до и после реакции?

(Q1) Во-первых, давайте посмотрим на этот пример, чтобы увидеть, есть ли одинаковое количество атомов до и после реакция.

HCl + NaOH (Реагенты) → NaCl + H ₂ O (Продукты)

Перед реакцией было 5 атомов: 1 атом H, 1 атом Cl, 1 атом Na, 1 атом O и 1 атом H.

После реакции также остается 5 атомов: 1 атом Na, 1 атом Cl, 2 атома H и 1 атом O.

Сохранение вещества в химических реакциях

(Q2) Теперь давайте посмотрим на этот пример, чтобы увидеть, есть ли одинаковое количество для каждого типа элемента (H, Cl, Na, O) до и после реакции.

HCl + NaOH (Реагенты) → NaCl + H ₂ O (Продукты)

Начиная с H:

• До реакции есть 2 атома водорода: один в молекуле H, Cl и один в молекуле. NaO H
• После реакции также остается 2 атома водорода: два в H ₂ O.(Число после элемент показывает количество атомов этого элемента в молекуле. Если после элемент, это означает, что в молекуле есть ОДИН атом этого элемента. Итак, в H ₂ O, есть два атома H и один атом O.)

Для Cl:

• Перед реакцией находится один атом Cl: в H Cl
• После реакции также остается один атом Cl: в Na Cl

Для Na:

• До реакции находится один атом Na: в Na OH
• После реакции остается еще один атом Na: в Na Cl

Наконец, для O:

• До реакции находится один атом О: в O H
• После реакции остается еще один атом О: в H ₂ O

Q1: Химическая реакция, показанная в Примере 1, была: CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O. Это химическая реакция, потому что в реакции образовывались новые молекулы. (а) Общее количество атомов после реакции такое же, как общее количество атомов до реакции? б) одинаковое количество атомы каждый разный тип элемента (C, H и O) до и после реакции?

(а) Да; (b) Да

(a) Да; (б) №

(а) Нет; (b) Да

(a) Нет; (б) №

Отправить

Правильно! Во ВСЕХ химических реакциях, включая реакцию в Примере №1 (а также во всех физических реакциях), (а) Общая количество атомов всегда одно и то же до и после реакции.(b) Кроме того, во ВСЕХ химических и физических реакциях для каждого типа элемента (такого как кислород, водород и Углерод), там — такое же количество атомов этого элемента до реакции, что и после нее.
Подробный ответ: CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O ** Такое же количество атомов C (углерода): до реакции был один атом C. После реакции появляется еще один C атом.** Такое же количество атомов H: до реакции было 4 атома H. После реакции остается 4 атома H. (два h3O молекулы, каждая с 2 атомами H, что в сумме составляет 4 атома H). ** Такое же количество атомов O: до реакции было 4 атома O (2 O ₂ молекул). После реакции, есть 2 O атомов (в CO ₂ ) + 2 атома O (в 2H ₂ O) = 4 атома O.

Фактически… во ВСЕХ химических реакциях, включая реакцию в Примере №1 (а также во всех физических реакциях), (а) общее количество атомов всегда одно и то же до и после реакции. (b) Кроме того, во ВСЕХ химических и физических реакциях для каждого типа элемента (такого как кислород, водород и Углерод), там — такое же количество атомов этого элемента до реакции, что и после нее.
Подробный ответ: CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O ** Такое же количество атомов C (углерода): до реакции был один атом C. После реакции появляется еще один C атом. ** Такое же количество атомов H: до реакции было 4 атома H. После реакции остается 4 атома H. (два H ₂ O молекулы, каждая с 2 атомами H, что в сумме составляет 4 атома H). ** Такое же количество атомов O: до реакции было 4 атома O (2 O ₂ молекул). После реакции, есть 2 O атомов (в CO ₂ ) + 2 атома O (в 2H ₂ O) = 4 атома O.

Как узнать, является ли реакция физической или химической? Трудно сказать наверняка, возникла ли реакция это химическая или физическая реакция. Но вот несколько общих «практических правил», которые позволяют узнать, что химическая реакция могла произойти:

Это всего лишь общие «практические правила», определяющие, является ли реакция химической или физической. исключения. Для и единственный способ узнать, произошла ли химическая или физическая реакция, — это если вы как-то знать, что молекулы меняются в процессе реакции!

Рентгеновское зрение поможет.

Физические процессы. В отличие от химических процессов, атомы или молекулы, из которых состоят исходные вещества остаются такими же в физическом процессе.Они не превращаются в разные молекулы, как в химической реакции.

Когда вещества изменить свое состояние (например, при переходе от твердого тела к жидкости или от жидкости к газу) их молекулы остаются прежними. Итак, изменения состояния — это физических процессов .

На рисунке ниже показана вода (H ₂ O) в твердом, жидком и газообразном состояниях.В каждом штате вода молекула остается H ₂ O. То есть лед состоит из молекул H ₂ O, жидкая вода состоит из Молекулы H ₂ O, а водяной пар состоит из молекул H ₂ O.

H ₂ Молекулы O не изменяются, когда жидкая вода замерзает в лед или испаряется в водяной пар. H ₂ Молекулы O не изменяются, когда лед тает в воду или когда водяной пар конденсируется в жидкость или твердый.Итак, замораживание, испарение, плавление и конденсация — это все физических процессов . В целом, когда любое вещество (не только вода) меняет состояние, это физический процесс.

Три состояния материи (твердое, жидкое и газообразное)

Важное примечание: Важным моментом является то, что мы не можем видеть вещество в газовой форме. Картина «газ» к здесь на самом деле показано охлаждение газообразного водяного пара и его конденсация в жидкую или твердую форму (которую мы являются способными видеть, потому что молекулы более плотно упакованы). Точно так же мы можем видеть только облака потому что водяной пар (H ₂ O в газовой форме) конденсировался в жидкость или даже в твердое тело, поскольку он охлаждение.

Растворение. Процесс растворения вещества в жидкости (часто в воде) может быть химическая или физическая реакция. Это зависит от того, что происходит с растворяющимся веществом.

• Если молекулы, составляющие вещество, после растворения остаются прежними, это физический процесс.
• Если молекулы, из которых состоит вещество, изменяются после растворения, это химический процесс.

(См. Раздел о растворении для получения дополнительной информации.)

Проверьте свое понимание физических и химических процессов …
Подсказки для Классификационной игры и Вопроса 2 ниже (если они вам нужны) . ..

Сохранение материи в химических и физических процессах. В обоих химические и физические реакции, всего номер из количество атомов, существовавших до реакции, равно общему количеству атомов после реакции.

Кроме того, как в химической, так и в физической реакции общее количество атомов каждого типа (или каждого элемента) равно то же самое до и после реакции. Так, например, если было 5 атомов водорода (H) до химического или происходит физическая реакция, после реакции должно быть 5 атомов H.Если бы было 100 атомов углерода до реакции после реакции должно быть 100 атомов углерода.

Можно сказать, что материя «сохраняется» во всех физических и химических процессах. Это означает, что нет новых материя образуется или разрушается во время физических или химических процессов. Это принцип сохранения материи.