Реферат: Периодическая система материи
Название: Периодическая система материи Раздел: Рефераты по физике Тип: реферат | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В последние два столетия в науке происходило бурное размежевание научных дисциплин. В физике помимо классической механики Ньютона появились электродинамика, термодинамика, ядерная физика, физика различных агрегатных состояний, специальная и общая теории относительности, квантовая механика и многое другое. Произошла узкая специализация. Физики перестали понимать друг друга. Теорию суперструн, например, понимают лишь насколько сот человек во всем мире. Чтобы профессионально разбираться в теории суперструн, нужно заниматься только теорией суперструн, на остальное просто не хватит времени. Не следует однако забывать, что столь разные научные дисциплины изучают одну и ту же физическую реальность - материю. Наука, а особенно физика, вплотную подошла к тому рубежу, когда дальнейшее развитие возможно только на путях интегрирования (синтеза) различных научных направлений. Рассмотрим периодическую систему измерения физических величин (-систему) - первый шаг в этом направлении. В отличие от международной системы единиц СИ, имеющей 7 основных и 2 дополнительные единицы измерения, в периодической системе единиц измерения используется одна единица - метр. Переход к размерностям периодической системы измерения осуществляется по правилам: , Где: L , T и М - размерности длины, времени и массы соответственно в системе СИ. Размерности всех остальных физических величин установлены на основании так называемой "пи-теоремы", утверждающей, что любая верная зависимость между физическими величинами с точностью до постоянного безразмерного множителя соответствует какому-либо физическому закону. Результаты расчета для всех основных, вспомогательных и части производных единиц системы СИ представлены в таблице. - система обладает рядом замечательных свойств. Например, физические величины образуют цикл, в котором (энергия) замыкается на (абсолютное ньютоново время), поэтому энергия и ньютоново время - физические синонимы. На время, как носитель энергии впервые еще в середине прошлого века указал Козырев Н.А. - система позволяет проводить неожиданные физические параллели. Так механическая сила, постоянная Планка, электрическое напряжение и энтропия имеют одинаковую размерность: , а это означает, что законы механики, квантовой механики, электродинамики и термодинамики - инвариантны. Например, второй закон Ньютона и закон Ома для участка электрической цепи имеют одинаковую формальную запись: ~ ~ ~ ~ В химии тоже существуют циклы, связанные с числом 7. В атомах различают до 7 электронных оболочек K , L , M , N , O , P , Q и до 7 подуровней оболочек s , p , d , f , h , i . До последнего времени загадка числа 7 оставалась неразгаданной. Объяснение нашлось в - системе. В L - системе нет физических величин с размерностью более 7. Связано это с тем, что физика изучает либо замкнутые системы, и тогда выполняется закон сохранения энергии , либо открытые системы, и тогда взаимодействие оценивается мощностью ~. Существенное влияние на химические свойства атомов оказывают первые 4 подуровня s , p , d , f , определяющие форму электронных облаков (см. рис). Количество химических элементов в цикле: Где: - порядковый номер цикла. Так как - это сумма ряда нечетных чисел 1, 3, 5, 7 …, то максимальное количество химических элементов системы равно и оно опять связано с числом 7 в ряде нечетных чисел. Известно, что Д.И. Менделеев считал, что периодическая система химических элементов должна начинаться с нулевого ряда и с нулевой группы, а не с первого ряда и с первой группы. В этом случае в начале таблицы находилось место для двух дополнительных элементов, которые ученый предложил назвать "ньютонием" и "коронием". Если под номером 0 в первом цикле поместить ньютоний, а под номером 1 - короний, то под номером 3 окажется водород. Если вспомнить теперь, что номер в периодической системе соответствует элементарному заряду (1 = 3/3), то легко установить, что у ньютония заряд равен нулю, у корония - 1/3 (как у и кварков), а у элемента, занимающее место перед водородом - 2/3 (как у кварка). Таким образом, нам удалось установить место кварков в периодической системе. Исключив из таблицы кварки и присвоив водороду первый порядковый номер, приходим к выводу, что количество химических элементов периодической системы не может быть больше, чем 118. Менделеев отождествлял ньютоний с эфиром, который у него был похож скорее на физический вакуум Дирака. Коронием должна начинаться и коронием должна заканчиваться периодическая система элементов материи. Д.И. Менделеев утверждал, что "… периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает ". Спустя 100 лет мы можем констатировать, что ученый не ошибся.
Периодическая система элементов материи |