Реферат на тему "роль тепловых явлений в жизни живых организмов"
Температурный диапазон – это наиболее важный параметр среды обитания живых существ. Температура на поверхности планеты зависит от близости светила, излучаемой им энергии, наклона орбиты планеты, ее эксцентриситета, наличия атмосферы и ее химического состава, наличия океанов и т.д. Земля обладала всеми необходимыми с астрономической точки зрения свойствами, чтобы стать «колыбелью жизни». Несмотря на общие благоприятные условия, поверхность Земли характеризуется большим разнообразием климатических зон, разброс экстремальных температур которых составляет почти 150ºС. Верхний предел диапазона температур, относящихся к области активной жизни, составляет около 50ºС. Встречаются, однако, низшие организмы, которые приспособились к жизни в горячих источниках с температурой 70 - 90ºС. Нагревание до температуры кипения воды выдерживают лишь споры и другие покоящиеся формы, почти не содержащие воды. Границы жизни при низких температурах менее определены. Область активной жизни, связанной с процессами в водной среде, должна лежать выше 0ºС. Итак, температурный интервал, при котором наблюдаются размножение, развитие, эволюция организмов, очень узок. Только наиболее высокоорганизованные животные приобрели в процессе эволюции на Земле высокую температуру тела и совершенную терморегуляцию, вследствие чего стали независимыми от температурного режима среды обитания. Целью моей работы было проследить, как разные виды живых организмов приспосабливаются к температурным условиям среды обитания. А для этого мне было необходимо проанализировать способы теплообмена живых организмов с окружающей средой и процесс терморегуляции их организма. Природа знает несколько способов отдачи энергии: конвекция, излучение, теплопередача и испарение. Все они нашли применение в организации процесса теплообмена организмов с окружающей средой. Потеря энергии телом пропорциональна площади его поверхности. Наблюдения показывают, что размеры тела теплокровных животных могут быть обусловлены климатом. Это один из способов приспособления к климату. Благодаря теплообмену происходит регулирование температуры тела. Первый аспект этого процесса состоит в необходимости отвода энергии из внутренних частей к поверхности тела и затем в окружающую среду. Эту проблему, в первую очередь решает конвекция, происходящая за счет циркуляции крови по капиллярам. Кроме того, борьба с перегревом осуществляется путем увеличения испарения. Потоотделение – важный фактор терморегуляции организма, поскольку благодаря испарению пота кожа охлаждается. Второй аспект проблемы состоит в необходимости уменьшения потерь энергии организмом. Сделать это можно путем создания специальной теплоизолирующей прослойки между организмом и окружающей его более холодной средой. У животных с этой целью используются покровы из шерсти, пуха, жировой ткани – материалов, характеризующихся низкой теплопроводностью. У человека эту функцию выполняет одежда, теплоизолирующие свойства которой обусловлены действием воздушной прослойки. На Земле также существует немало животных, которые при наступлении неблагоприятных условий, связанных с сезонными изменениями климата, впадают в спячку, то есть переходят в состояние покоя и анабиоза. При этом происходит перерыв в их активной деятельности, обмен веществ снижается до минимума и организм приобретает способность переносить очень низкие температуры. И наконец еще одним способом борьбы за выживание и животных и человека является создание жилища как средства защиты от дождя, снега и холода. Воздух в помещении служит теплоизолирующей прослойкой, стены, крыша и пол жилища – для предохранения этого слоя воздуха от участия в конвективном переносе энергии из помещения на улицу. Итак, в ходе своей работы я могу сделать вывод, что разные виды живых организмов во главе с человеком в результате эволюции сумели найти разные способы терморегуляции своего организма, что позволило сделать такой многообразной природу всех уголков нашей прекрасной планеты. Тепловое явление,
Эссе на тему "Необратимость тепловых процессов"
Все механические явления без трения отличаются следующим замечательным свойством. Каково бы ни было механическое движение тела, всегда возможно обратное движение, при котором тело проходит те же точки пространства с теми же скоростями, что и в прямом движении, но только в обратном направлении. Эту обратимость механических явлений можно иначе сформулировать как их симметричность по отношению к замене будущего прошедшим, то есть по отношению к изменению знака времени. Эта симметричность вытекает из самих уравнений движения.
Совершенно иная ситуация имеет место в области тепловых явлений. Если происходит какой-либо тепловой процесс, то обратный процесс, т.е. процесс, при котором проходятся те же состояния, но только в обратном порядке, как правило, невозможен. Другими словами, тепловые процессы являются, вообще говоря, процессами необратимыми.
В качестве примеров типично необратимых процессов можно привести передачу энергии при контакте двух тел с разной температурой или процесс расширения газа в пустоту. Обратные процессы никогда не происходят.
Вообще всякая предоставленная самой себе система тел стремится перейти в состояние теплового равновесия, в котором тела покоятся друг относительно друга, обладая одинаковыми температурами и давлениями. Достигнув этого состояния, система сама по себе из него уже не выходит. Другими словами, все тепловые явления, сопровождающиеся процессами приближения к тепловому равновесию, необратимы.
Примером процесса в высокой степени обратимого является адиабатическое расширение или сжатие газа, если выполнены условия адиабатичности. Изотермический процесс тоже является обратимым, если он осуществляется достаточно медленно. "Медленность" является вообще характерной особенностью обратимых процессов: процесс должен быть настолько медленным, чтобы участвующие в нем тела как бы успевали в каждый момент времени оказаться в состоянии равновесия, соответствующем имеющимся в этот момент внешним условиям. Такие процессы называются квазистатическими.
Эссе на тему "Необратимость тепловых процессов"
Обратимым называется процесс, который отвечает следующим условиям:
его можно провести в двух противоположных направлениях; в каждом из этих случаев система и окружающие ее тела проходят через одни и те же промежуточные состояния; после проведения прямого и обратного процессов система и окружающие ее тела возвращаются к исходному состоянию. Всякий процесс, не удовлетворяющий хотя бы одному из этих условий, является необратимым.Так, можно доказать, что абсолютно упругий шарик, падая в вакууме на абсолютно упругую плиту, вернется после отражения в исходную точку, пройдя в обратном направлении все те промежуточные состояния, которые он проходил при падении.
Но в природе нет строго консервативных систем, в любой реальной системе действуют силы трения. Поэтому все реальные процессы в природе необратимы.
Реальные тепловые процессы также необратимы.
Примеры: При диффузии выравнивание концентраций происходит самопроизвольно. Обратный же процесс сам по себе никогда не пойдет: никогда самопроизвольно смесь газов, например, не разделится на составляющие ее компоненты. Следовательно, диффузия — необратимый процесс. Теплообмен, как показывает опыт, также является односторонне направленным процессом. В результате теплообмена энергия передается сама по себе всегда от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Обратный процесс передачи теплоты от холодного тела к горячему сам по себе никогда не происходит. Необратимым является также процесс превращения механической энергии во внутреннюю при неупругом ударе или при трении. Между тем из первого закона термодинамики направленность и тем самым необратимость тепловых процессов не вытекает. Первый закон термодинамики требует лишь, чтобы количество теплоты, отданное одним телом, в точности равнялось количеству теплоты, которое получит другое. А вот вопрос о том, от какого тела, от горячего к холодному или наоборот, перейдет энергия, остается открытым.
Направленность реальных тепловых процессов определяется вторым законом термодинамики, который был установлен непосредственным обобщением опытных фактов. Это постулат. Немецкий ученый Р. Клаузиус дал такую формулировку второго закона термодинамики: невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.
Из второго закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя второго рода, т.е. двигателя, который бы совершал работу за счет охлаждения какого-либо одного тела.
Рассказ на тему "тепловые явления"
Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений. Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д. Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение. Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью. Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
Сочинение на тему "тепловые явления"
Нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация — все это примеры тепловых явлений. Основной источник тепла на Земле — Солнце. Но, кроме того, люди используют много искусственных источников тепла: костер, печку, водяное отопление, газовые и электрические нагреватели и т.д. Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в XVIII веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, что молекулы движутся и взаимодействуют друг с другом. Тогда ученые поняли, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Вы знаете, что если в горячий чай опустить холодную ложку, через некоторое время она нагреется. При этом чай отдаст часть своего тепла не только ложке, но и окружающему воздуху. Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела более нагретого к телу менее нагретому. Существует три способа передачи теплоты — теплопроводность, конвекция, излучение. Нагревание ложки в горячем чае — пример теплопроводности. Все металлы обладают хорошей теплопроводностью. Конвекцией передается тепло в жидкостях и газах. Когда мы нагреваем воду в кастрюле или чайнике, сначала прогреваются нижние слои воды, они становятся легче и устремляются вверх, уступая место холодной воде. Конвекция происходит в комнате, когда включено отопление. Горячий воздух от батареи поднимается, а холодный опускается. Но ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как, например, далекое от нас Солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передается через безвоздушное пространство излучением (тепловыми лучами).
