Продолжаем изучение основ термодинамики и рассказываем о том, как второе начало мешает изобретению еще одного perpetuum mobile.

Вечный двигатель второго рода

Открытие первого начала термодинамики должно было разрушить мечту ученых и изобретателей создать вечный двигатель. Однако люди быстро придумали ей замену: если нельзя разработать устройство, которому для работы не нужна энергия извне, значит, построим хотя бы то, что сможет использовать всю теплоту. Этот потенциальный механизм получил название «вечного двигателя второго рода» и не противоречил первому началу термодинамики.

Разочарование не заставило себя ждать: сотни экспериментов и попыток разработки такого механизма показали, что нельзя провести передачу энергии от более холодного тела к более горячему. А если нет теплоты, то нет и работы.

Неудачные опыты навели ученых на мысль, что есть еще один термодинамический закон, о котором пока никто не знает.

Что говорит второе начало термодинамики?

Новый постулат был выведен только на основании отрицательных результатов экспериментов. Основной физический смысл выражает закон сохранения энтропии, чья классическая формулировка звучит так:

В изолированной системе энтропия не уменьшается

Этот закон был открыт в 1865 году немецким ученым Рудольфом Клаузиусом, а теоретически обоснован лишь в 1870-х — австрийским коллегой Людвигом Больцманом.

Чтобы понять, что это значит, разберем несколько понятий.

Термодинамическая функция

В прошлой статье мы рассказали о том, что такое термодинамическая система — объединенная чем-либо совокупность большого количества частиц. Для описания этих систем ученые используют функции состояния, или термодинамический потенциал. Это физическая величина, заданная с учетом нескольких независимых переменных текущего состояния термодинамического равновесия.

К таким параметрам состояния относятся масса, давление, внутренняя энергия и некоторые другие. Чтобы понять значение второго закона термодинамики, разберем, что такое энтропия.

Энтропия

Если бы вечный двигатель второго рода был изобретен, то мы бы научились использовать всю внешнюю энергию источника в механическую работу, а коэффициент полезного действия (КПД) был бы равен 100%, или 1. Это невозможно, потому что часть теплоты во время передачи обязательно рассеивается или превращается в другие виды энергии, которые нельзя использовать для механической работы.

Энтропия — мера необратимого рассеивания энергии. Эта функция состояния была введена в теоретическую физику все тем же Р. Клаузиусом в формулировке, которую мы привели несколькими абзацами выше. Энтропия остается постоянной, если процесс замкнут и обратим, и меняется в положительную сторону при замкнутых и необратимых.

Формула энтропии, обозначаемой буквой S, выглядит так:

Тепловая смерть Вселенной

Введение понятия энтропии позволило обосновать второе начало термодинамики, окончательно опровергнуть возможность изобретения вечного двигателя и… создать новую антинаучную теорию.

Гипотеза о тепловой смерти Вселенной (или Большом замерзании) также была сформулирована Р. Клаузиусом. Согласно второму началу термодинамики, физическая система, которая не обменивается энергией с другими системами, стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию, или состоянию с максимумом энтропии. Под определение такой системы во времена Р.Клаузиуса Вселенная вполне подходила — а это значило, что в определенный момент она должна была прийти в состояние равновесия. Внутренние процессы прекратились бы, а жизнь на Земле стала бы невозможной.

Возникновение гипотезы вызвало критику и попытки ее опровержения. Например, аргументом было представление о том, что Вселенная бесконечна, в то время как второе начало термодинамики касается только конечных систем. Несмотря на это, некоторые ученые придерживались идеи о тепловой смерти до середины 20-го века, а сама гипотеза по-прежнему находит отражение в литературе и кинематографе.

Тема тепловой смерти Вселенной затрагивается в рассказе Айзека Азимова «Последний вопрос», опубликованном в 1956 году. 

Научное сообщество 21 века не поддерживает эту гипотезу, так как опытным путем было выяснено, что у применения второго начала термодинамики есть верхняя и нижняя границы. Эти параметры ставят под сомнение идею о неизбежном «конце света», по крайней мере, таком его варианте. Однако пока ученым точно не известно, какие именно процессы космологического масштаба препятствуют росту энтропии.

Надеемся, что наша статья упростила понимание второго начала термодинамики и объяснила, почему изобретение вечного двигателя невозможно. Правда, для решения сложных задач знания основ теории, скорее всего, окажется недостаточно. Но выход есть: обращайтесь к авторам FenixHelp — здесь вам всегда помогут с выполнением и оформлением любой учебной работы.

17 полезных каналов по математике, русскому языку, обществознанию и другим предметам.

TutorOnline

Преподаватели онлайн-платформы TutorOnline на примерах объясняют сложные темы по математике, физике, химии, истории, обществознанию, русскому и английскому языкам. Образовательные ролики выходят практически каждый день, а во время вступительной кампании их разбавляют разборы заданий ЕГЭ. Тем, кто собирается сдавать экзамен в следующем году, пригодится опыт прошлых выпускников.

Фоксфорд

Канал онлайн-школы поможет подготовиться к сдаче ЕГЭ, ОГЭ и выступлению на олимпиаде. Ролики затрагивают темы по самым популярным школьным предметам: русскому и английскому языкам, химии, биологии, обществознанию, математике, физике и информатике. Преподаватели разбирают частые ошибки выпускников и объясняют решение заданий дополнительных вступительных экзаменов МГУ и МГИМО. Образовательный контент разбавляют советы, как снизить уровень стресса и учиться дистанционно.

InternetUrok

В плейлистах этого канала вы найдете коллекцию видеоуроков почти по всем школьным дисциплинам — от «Окружающего мира» за 3 класс до английского за 11-й. Программа построена таким образом, чтобы дать ученикам базовые знания, поэтому подойдет как дополнение к самостоятельной подготовке. Разборы заданий ЕГЭ тоже есть: в последний год на канале каждую неделю появляются ролики с решением задач по математике и физике.

Яндекс.Просвещение

Проект полностью посвящен ЕГЭ. Несмотря на то что последний ролик выходил 2 года назад, канал заслуживает внимание тех, кто готовится к экзамену по профильной математике, физике, русскому языку и истории. Видео («занятия») по этим предметам складываются в законченный курс. Преподаватели поднимают самые важные темы школьной программы и показывают, как эти знания применить в решении заданий.

mrMathlesson

Частный репетитор по математике Виктор Осипов разбирает решение заданий ЕГЭ и ОГЭ. Видео посвящены тренировочным вариантам. Канал понравится тем, кто готовится к экзамену по математике самостоятельно и ищет ответы, чтобы проверить ход мыслей.

Bubo Unicus

На канале этой онлайн-школы эксперты рассказывают, как готовиться к экзаменам и не дать волнению вас одолеть. Здесь не очень много образовательных роликов по предметам, но в разделе «Каналы» вы найдете ссылки на другие проекты:

• русский язык с Игорем Оксюмороном и Элизой Гласной;
• литература с Марией Эпос;
• английский язык с Алиной Симпл;
• биология с Линой Клевер;
• химия с Лией Менделеевой;
• базовая математика с Евгением Катетом;
• профильная математика с Даниилом Вектором;
• география с Евгением Атласом;
• история с Олей Сенат;
• обществознание с Аней Парадигмой.

Каждый проект ведет репетитор, который делится решением заданий. Преподаватели объясняют сложные темы простым языком и доказывают, что сдать ЕГЭ на 100 баллов под силу каждому.

Valery Volkov

Еще один репетитор по базовой и профильной математике, который делают ставку на объяснение тем, а не «натаскивание» учеников на умение решать тесты. Тем не менее на канале есть плейлист «100 тренировочных задач абитуриента», где преподаватель объясняет, как быстро решить типичные задачи экзаменов. Вопреки названию, количество роликов этой рубрики перевалило за 250, так что плейлист может стать прекрасным дополнением к самостоятельной подготовке.

Надеемся, что наша подборка разбавит рутину подготовки к экзаменам и поможет приблизиться к заветному 100-балльному результату. А если без помощи «живого» преподавателя никак не обойтись, обращайтесь к специалистам ФениксХелп. Здесь помогут решить любое учебное задание.

Рассказываем, что такое метрология, почему она так называется и зачем нужна система СИ.

Что такое метрология

Это наука о единстве измерений. 

Также у нее есть 3 принципа:

1. Основа измерения — сравнение.
2. Для любого измерения нужна первоначальная информация об объекте и его свойствах.
3. Результат измерения без округления не надежен.

Эталон метра

До 18 века в мире не было единой системы: в каждом государстве все вычисления производились по-своему. Такое положение дел было терпимым в Древнем мире и Средневековье — точных расчетов было не так уж и много. Но с развитием технологического прогресса необходимость в стандартизации систем измерений становилась все больше.

Впервые ученые серьезно об этом задумались в 17 веке. Во-первых, они хотели ввести универсальную меру, которой бы смогли пользоваться во всех странах: перевод расчетов из одной системы в другую всегда имеет погрешности. Во-вторых, это должна была быть именно новая мера, а не одна из ныне существующих: люди того времени измеряли мир по принципу сравнения, но эталонами становились слишком вариативные и ненадежные параметры вроде «горсти», «локтя», «пяди» и т.д.

В качестве эталона новой единицы измерения — метра — было решено выбрать параметр какого-либо естественного явления, который будет одинаковым для всех.

В то время Христиан Гюйгенс изобрел первые точные часы, отсчитывавшие время с помощью маятника. Изобретение было на слуху, и английский ученый Джон Уилкинс предложил принять в качестве эталона метра длину маятника, полупериод колебаний которого был равен 1 секунде. 

Какое-то время метр таким и оставался, но выяснилось, что период колебания маятника отличается от места измерений. Так человечество получило первое доказательство того, что сила тяжести на планете не одинакова и становится выше по мере удаления от экватора.

Комиссия решила, что новый эталон метра должен быть разработан на одной десятимиллионной от расстояния между Северным полюсом и экватором. Измерить этот промежуток они предложили вдоль 45-го меридиана, который проходил через Париж.

В 1799 году был изготовлен платиновый эталон метра, а новая система измерения распространилась в странах Европы.

Другие общепринятые единицы исчисления тоже появились благодаря метру. По расчетам ученых 18 века, 1 килограмм и 1 литр равны массе 1 дм3 воды. 

В 1899 году был изготовлен еще более точный стержень — уже из платины и иридия. Он служил эталоном метра до середины 20 века, но затем от привязки к длине меридиана мир науки решил отказаться. На данный момент метр равен расстоянию, которое световая волна преодолевает за 1/299792458 долю секунды.

Международная система СИ

Система СИ (от франц. «Le Système International d’Unités», т.е. просто «SI»), с которой каждый наверняка столкнулся на уроках физики и химии, появилась тогда же — в 1960 году. Она включает 7 основных единиц для разных типов измерений: 

• длины (метр);
• массы (килограмм); 
• времени (секунда);
• силы электрического тока (ампер);
• силы света (кандела);
• термодинамической температуры (кельвин);
• количества вещества (моль).

Общая система измерений играет важную роль — это интернациональный язык цифр, на котором говорят ученые и инженеры. Метрическая конвенция — международный договор, обеспечивающий единство стандартов исчислений, — была подписана даже теми странами, которые на внутреннем уровне все еще пользуются традиционными мерами исчисления (Великобритания, США и др.).

Теперь вы знаете, чем занимаются метрологи. А если вас беспокоит расчет погрешностей в лабораторной или курсовой работе, а экспериментальный результат не сходится с теоретическим, обращайтесь в ФениксХелп. Эти специалисты помогут сделать все правильно и рассчитают данные с максимально возможной точностью.

Мы уже рассказывали о том, как проходит пересдача в университете. Сегодня поговорим, как вести себя, чтобы пересдать экзамен с первой попытки и реабилитироваться в глазах преподавателя.

Позаботьтесь о впечатлении

Не просто так говорят, что встречают по одежке, а провожают по уму. Первое впечатление важно. Выберите чистую, свежую, аккуратную одежду, причешитесь. Почистите зубы и возьмите с собой бутылку воды. Если начнете волноваться, появится сухость во рту, а за ней — неприятный запах.

Постарайтесь вести себя бодро, энергично. Покажите преподавателю, что вы уверены в себе. Измученное и испуганное лицо студента, может, и вызовет жалость, но люди по-разному реагируют на тех, кто слабее. Если преподавателю покажется, что вы плохо выглядите, потому что всю ночь «зубрили» предмет, он решит, что нужно облегчить вашу участь. И исключить из университета, раз вы не умеете грамотно распоряжаться временем.

Будьте вежливы

Уважительное обращение к собеседнику — аксиома, которую не нужно объяснять. Ведите себя учтиво, соблюдайте дистанцию, избегайте фамильярности и заигрываний с преподавателем. Даже если во время ответа завязался спор, не заводитесь и помните, что сколько людей, столько и мнений. Объективно взвесьте с точки зрения «за» и «против» свою позицию и мнение преподавателя.

Не оправдывайтесь

Если преподаватель окажется злопамятным человеком, то наверняка попытается «отчитать» за неудачу, которую вы потерпели в прошлый раз. Не ведитесь на провокацию: то, что этот человек не может сдерживать гнев и так сильно раздражается из-за какого-то «нерадивого студента» — его проблема.

Ваша задача — сдать экзамен и преодолеть препятствие в виде сварливого преподавателя. Если начнете оправдываться и спорить, только подольете масла в огонь.

Садитесь поближе к преподавателю

Садитесь за первую парту, особенно если на пересдачу пришло несколько человек. Не прячьтесь за стопками книг, шкафами и другим учебным инвентарем. Так вы только вызовете подозрение и привлечете к себе внимание.

Не пытайтесь списать

Естественно, что сесть подальше — инстинктивное желание студента, который планирует списать ответ. Это не самое удачное решение, даже если все карманы наполнены подсказками.

Вы наверняка уже потратили немало сил и времени, чтобы подготовить шпаргалку. Поэтому постарайтесь просто вспомнить то, что прочитали накануне. Каждый преподаватель видит списывающего студента. Ощущение, что его держат за дурака, а это бьет по самолюбию и обязательно сказывается на отношении к студенту.

Но обычно преподаватель вмешивается и отбирает шпоры, когда ситуация совсем выходит из-под контроля.

Чтобы показать преподавателю честность своих намерений, уберите со стола всё, кроме листка бумаги и ручки. Телефон в спящем режиме, закрытый учебник и конспект в углу парты привлекают не меньше внимания, чем сам момент жульничества.

Отвечайте уверенно

Спокойствие и уверенность — признак того, что вы ведете себя «на равных». Отвечайте так, будто экзамен — формальность. Вы пришли за отметкой, а не приказом об отчислении. Не молчите: неловкие паузы будут использованы против вас, когда преподаватель задаст вопрос, ответа на который не знаете. Самая надежная тактика — завести с преподавателем оживленный диалог. Пусть ему тоже будет интересно принимать у вас экзамен.

Не спорьте с отметкой

Если после вежливого и оживленного разговора преподаватель ставит меньшую отметку, чем вы рассчитывали, скройте возмущение. Во-первых, преподавателю обычно виднее. Во-вторых, студенты склонны переоценивать свои знания. Если вы пересдали экзамен, уже хорошо. В следующий раз постарайтесь закрыть сессию вовремя.

А если в конце семестра разрываетесь между сдачей «хвостов» и подготовкой к экзамену, обращайтесь в ФениксХелп. Авторы помогут написать работу и собрать ответы на экзаменационные вопросы.

Рассказываем, как запомнить сложные термины и начать понимать биологию, чтобы хорошо сдать экзамен.

Шаг 1: мыслим позитивно

Если биология не нравится, постарайтесь как можно реже думать о ней негативно. Это полезная и нужная наука, которую не любят обычно те, кому не повезло с учителем и кто ее не понимает.

Если в первом случае придется себя превозмочь и постараться отделить предмет от личности преподавателя, то во втором достаточно лишь чуть-чуть разобраться. Подумайте, какие направления биологии наиболее интересны, и начните с них. 

Зачем это нужно: психологическое давление и стресс очень негативно влияют на работоспособность. Если изменить свое отношение к предмету, проще он не станет, но новая информация будет усваиваться гораздо быстрее.

Шаг 2: разбиваем крупное на мелкое

Сложные темы делите на более мелкие. Разобравшись с одним аспектом, переходите к следующему. Точно так же следует учить определения. Обычно комплексные понятия описывают целый ряд явлений, запоминайте их по очереди.

Сами термины проще всего выучить, вызывая ассоциации. Для этого нужно запомнить значение приставок и суффиксов латинского и древнегреческого происхождения.

Зачем это нужно: объемный материал больше не будет казаться таким пугающим. К тому же отдельные части всегда проще запомнить, чем сразу всю тему.

Шаг 3: рисуем таблицы

Многие комплексные темы можно выразить в схемах и таблицах. Если нужный материал есть в учебнике, перечертите его. Если нет — попробуйте составить самостоятельно, это будет даже полезнее.

Зачем это нужно: когда делаем конспект, мы анализируем информацию и выбираем главное. При этом задействуется зрительная и механическая память.

Шаг 4: используем карточки

Сложные и непонятные термины запишите на карточки. Желательно, чтобы этот импровизированный «конспект» помещался в карман и был всегда под рукой.

Зачем это нужно: регулярные занятия держат мозг в тонусе и не позволяют забыть материал. Термины можно повторять, когда выдастся минутка: в транспорте, на перемене, в очереди в магазине.

Шаг 5: читаем новости

Подпишитесь на научно-популярные паблики, блоги, посещайте интересные сайты. Следите за новыми результатами исследований, читайте новости. 

Зачем это нужно: когда вы поймете, какое значение биология несет для человечества и какое практическое применение имеет в жизни, вам станет гораздо интереснее ее изучать. 

Не нужно заучивать учебник наизусть: так вы загоните себя в еще больший стресс. Следуйте нашим советам, и результат к вам придет. А если времени на детальное изучение биологии нет или учебе мешают хвосты по другим предметам, обращайтесь за помощью к авторам ФениксХэлп.