elgavrilis's blog

ΕΝΑ ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Blogs.sch.gr

I. NEWTON (1642 – 1727)

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 10 Ιουνίου 2026

newton

Τη χρονιά που πέθανε ο Γαλιλαίος, γεννήθηκε ο θεμελιωτής του Απειροστικού Λογισμού I. Newton, τα Χριστούγεννα του 1642, από γονείς αγρότες στο μικρό χωριο Woolsthorpe της Αγγλίας. Στη νεανική του ηλικία δεν επέδειξε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τις σπουδές του, σαν φοιτητής όμως του Πανεπιστημίου του Cambridge, ο I. Newton είχε τέτοιες επιδόσεις που ο καθηγητής του I. Barrow παραιτήθηκε οικιοθελώς από την έδρα του χάρι του ασύγκριτου μαθητή του, ηλικίας τότε 26 ετών. Τρία χρόνια πριν το 1655, όταν το Πανεπιστήμιο έκλεισε λόγω μιας επιδημίας, ο Newton συνέλαβε επαναστατικές ιδέες για τη Φυσική και τα Μαθηματικά που δημοσίευσε αργότερα στα έργα του.

  1. Method of Fluxions 1736: Ένα χειρόγραφο ημερομηνίας 20-05-1665 δείχνει πως ο Νεύτων είχε ήδη αναπτύξει αρκετά τις αρχές Λογισμού, ώστε να μπορεί να βρει την εφαπτομένη και καμπυλότητα σε κάθε σημείο μιας συνεχούς καμπύλης. Κάλεσε τη μέθοδό του “ρευστά” από την ιδέα των “ρεόντων” ή μεταβλητών ποσοτήτων και από τους ρυθμούς “ροής” ή αύξησής τους.
  2. Philosophia Naturalis Principia Mathematica 1687: Η δεύτερη από τις μεγάλες εμπνεύσεις του Νεύτωνα, ήταν ο Νόμος της Παγκοσμίου Έλξεως. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον νόμο και τον Λογισμό που πρόσφατα είχε εφεύρει, εξήγησε τους τρεις εμπειρικούς νόμους του Kepler, υπολόγισε τη μάζα του Ήλιου, ζύγισε τη Γη και κάθε πλανήτη που έχει δορυφόρο, εξήγησε τις παλίρροιες κλπ. Για τις προηγούμενες και τις άλλες ανακαλύψεις του, ο Lagrange παρατήρησε ότι ο Newton δεν ήταν μόνο ο μεγαλύτερος επιστήμονας που έζησε ποτέ, αλλά και ο τυχερότερος, γιατί μόνο μια φορά μπορεί κανείς να περιγράψει τους νόμους του κόσμου.

Κατηγορία ΒΙΟΓΡΑΦΙΕΣ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ΚΙΝΗΤΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΑΠΛΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 3 Ιουνίου 2026

 1. ΕΞΑΡΤΗΣΗ ΑΠΟ ΤΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ

Η ταχύτητα της χημικης αντίδρασης:  aA + bB +……  cC + dD+……  μπορεί να εκφραστεί ως:  -dCA/dt,   -dCB/dt,    dCC/dt,   dCD/dt, όπου το αρνητικό πρόσημο σηματοδοτεί μείωση στη συγκέντρωση ενός εκ’ των αντιδρώντων, και το θετικό πρόσημο σηματοδοτεί αύξηση στη συγκέντρωση ενός εκ’ των προϊόντων. 

Η κινητική εξίσωση για μια ορισμένη χημική αντίδραση περιλαμβάνει μια σταθερά αναλογίας k, γνωστή ως σταθερά ταχύτητας (rate constant), και τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων υψωμένες σε εκθέτη ίσο με τον αριθμό μορίων που περιλαμβάνεται στην πραγματική εξίσωση της αντίδρασης. Η πραγματική εξίσωση της αντίδρασης, μπορεί να ταυτίζεται ή και να μην ταυτίζεται με τη συνολική στοιχειομετρική εξίσωση της αντίδρασης.  Η τιμή του εκθέτη για κάθε αντιδρόν, είναι γνωστή σαν τάξη της αντίδρασης για το συστατικό αυτο, αι η συνολική τάξη της αντίδρασης είναι το άθροισμα των εκθετών. Οι διαστάσεις της k είναι [(συγκέντρωση)1-συνολική τάξη.(χρόνος)-1].

Παράδειγμα 1

Για τη χημική αντίδραση:  H2O + Cr2O7-2 (aq) ⇒ 2 CrO4-2 (aq)+ 2 H+(aq) να υπολογίσετε τις διάφορες εκφράσεις για την ταχύτητα σε όρους του ρυθμού μεταβολής  -dCrO4-2/dt. Αν η πραγματική εξίσωση της αντίδρασης για το σύστημα χρωμικών – διχρωμικών, ταυτίζεται με τη στοιχειομετρική εξίσωση, να γράψετε την έκφραση για την ταχύτητα της αντίδρασης. Αν η CH2O είναι αρκετά μεγάλη ωστε να παραμένει πρακτικά σταθερή, να γραφεί η κινητική εξίσωση της αντίδρασης. Ποιά είναι η συνολική τάξη της αντίδρασης;

Και τα δύο προϊόντα παράγονται με διπλάσιο ρυθμό από τα διχρωμικά ανιόντα. Οπότε έχουμε:

d/dt (CCrO4-2) = d/dt (CH+) = -2 d/dt (CCr2O7-2)

Το νερό αντιδρά σε αναλογία 1:1 με τα διχρωμικά, οπότε έχουμε ότι:

 – d/dt (CH2O) = – d/dt (CCr2O7-2)

Η πλήρης κινητική εξίσωση της αντίδρασης, είναι 2ας τάξεως με μορφή:

 rate = k. CH2O . CCr2O7-2 

Εφ’ όσον η CH2O  είναι σταθερή, η κινητική εξίσωση αποκτά μορφή ψευδο – 1ης τάξεως:

  rate = k . CCr2O7-2    όπου             k‘ = k. CH2O

 

2.  ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΗΔΕΝΙΚΗΣ ΤΑΞΗΣ

Οι αντιδράσεις μηδενικής τάξης υπόκεινται στη διαφορική εξίσωση:

– dC/dt = k

Η οποία με ολοκλήρωση δίνει ( C = C0 για t = 0)     C = C0 – k.t

Για μια αντίδραση μηδενικής τάξης, η γραφική παράσταση C = f(t) της συγκέντρωσης ως προς το χρόνο, είναι ευθεία γραμμή που έχει κλίση k και τεταγμένη επί την αρχή C0 (τομή με τον άξονα y).

 

Κατηγορία ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΧΑΣΗ κ ΣΥΝΤΗΞΗ (Paul Hewitt Κεφ 32) ΟΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 23 Μαΐου 2026


Λήψη αρχείου

Κατηγορία ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

Κ.Π ΚΑΒΑΦΗΣ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 7 Μαρτίου 2026

1893TELEIVMENASOMA

Κατηγορία ΠΟΙΗΣΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ΠΕΡΙ ΤΟΥ 2ου ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΑΞΙΩΜΑΤΟΣ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 20 Φεβρουαρίου 2026

steam2 Law

Δεν υπάρχει άλλο τμήμα (κομμάτι) της επιστήμης που να έχει συνεισφέρει τόσα πολλά στην απελευθέρωση του ανθρώπινου νου, όσο το δεύτερο Θερμοδυναμικό Αξίωμα (ή 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο -2ο ΘΝ). Ταυτόχρονα, λίγα τμήματα της επιστήμης παραμένουν τόσο σκοτεινά όσο αυτό το αξίωμα. Αναλογιζόμενοι το 2ο ΘΝ, μας έρχονται στο νου ογκώδεις ατμομηχανές, περίπλοκα μαθηματικά και η απείρως ακατανόητη έννοια της εντροπίας. Από πλευράς γενικής παιδείας η άγνοια του 2ο ΘΝ ισοδυναμεί με την άγνοια παροιμιών όπως:

  • “Το ποτάμι δεν γυρίζει πίσω.” (Η διεργασία είναι μη αναστρέψιμη), 
  • “Δεν μπορείς να έχεις και την πίτα ολόκληρη και τον σκύλο χορτάτο.” (Δεν μπορείς να μετατρέψεις όλη τη θερμότητα σε έργο – πάντα υπάρχει απώλεια/απόδοση < 100%).

Η Αποκάλυψη του πως δουλεύει ο 2ος ΘΝ, καθώς και το εύρος των εφαρμογών του, ξεκινά από τις ατμομηχανές και τις καίριες παρατηρήσεις των πρώτων επιστημόνων, απλώνεται σε αμέτρητα πεδία και φτάνει στο απόγειο, στη θεώρηση των διεργασιών της ίδιας της ζωής. Κοιτάζοντας κάτω απ’ τις διατυπώσεις του 2ου Θερμοδυναμικού Αξιώματος αντικρύζουμε και το μηχανισμό του. Αντιλαμβανόμαστε την απλότητά του και το εύρος των εφαρμογών του. Η διατύπωση του 2ου ΘΝ σε όρους συμπεριφοράς των μορίων τον κάνει εύκολα κατανοητό και του προσδίδει ευθύτητα και ισχύ. Η εμβάθυνση αυτή στη μοριακή συμπεριφορά, μας επιτρέπει να πάμε πέρα από την επικράτεια της κλασσικής Θερμοδυναμικής και να κατανοήσουμε όλες τις διεργασίες που υποφώσκουν στον πλούτο του κόσμου που μας περιβάλλει.

Ένα χαρακτηριστικό που πρέπει να τονιστεί, είναι ότι η ατμομηχανή από την οποία προέκυψε ο 2ος ΘΝ, είναι μια εφεύρεση που μοντελοποιεί με τον καθαρότερο τρόπο τη μη αντιστρεπτότητα του κόσμου μας. Οι φυσικοί του 19ου αιώνα που διέλυσαν την ομίχλη που τεχνολογικά περικύκλωνε την ατμομηχανή, αντιλήφθηκαν τις έννοιες που συνοδεύουν μια μεταβολή σε όλες τις μορφές της, μπόρεσαν να το κάνουν διότι η ατμομηχανή ενσωματώνει με πολύ απλό τρόπο τα κεντρικά χαρακτηριστικά της μεταβολής. Μετά την πραγμάτωση της εμβάθυνσης αυτής, έγινε δυνατό να βρεθούν ακόμα πιο λεπτομερή παραδείγματα στα οποία η υποκείμενη και κρυμμένη απλότητα καλύπτεται, αλλά με την απομάκρυνση των καλυμμάτων που την περιβάλλουν, αντικρύζουμε την απλότητα αυτή ξανά. Μπορούμε έτσι να ιχνηλατήσουμε βιολογικά συμβαίνοντα με διεργασίες που έχουν αποκαλυφθεί στην έκδηλη απλότητα μιας ατμομηχανής. Κάνουμε έτσι ένα ταξίδι από την ατμομηχανή στη φιλοσοφία – στο χείλος του κρατήρα της συνείδησης.

Μια δυσκολία με τους υπολογισμούς της Θερμοδυναμικής και ιδιαίτερα πάνω στο 2ο ΘΝ, είτε στην κλασσική, είτε στη στατιστική του μορφή, είναι ότι το αντικείμενο είναι εγγενώς μαθηματικό. Μπορεί όμως κάποιος να αποφύγει τα πολλά μαθηματικά, και όπου υπάρχει ανάγκη να δοθεί μια εξίσωση αυτό είναι εφικτό διότι δεν απαιτείται παρά λίγο μόνο επιστημονικό υπόβαθρο. Εκτός από λίγες περιπτώσεις οι υπολογισμοί και οι απλές εξισώσεις είναι προσβάσιμες σε ένα τυπικό (Λυκειακό) επίπεδο. Ακόμα και οι πιο προχωρημένοι όμως ανταμείβονται από την αναπλαισίωση των εννοιών, αντικρύζοντας μια νέα οπτική γωνία.

Από τις παρατηρήσεις λοιπόν πάνω στην ατμομηχανή, βλέπουμε πως οι πρωτοπόροι της Θερμοδυναμικής “απόσταξαν” 2ο ΘΝ. Αν βυθιστούμε όμως μέσα στην ύλη, στο επίπεδο της συμπεριφοράς των σωματιδίων, βλέπουμε ότι ο 2ος ΘΝ έχει μια απλούστατη – πλήρως κατάλληλη διατύπωση. Αν εξετάσουμε το πόσο η ποιοτική εμβάθυνση μπορεί να μετατραπεί σε ποσοτική, μπαίνει μπροστά μας το πρόβλημα της χρήσης κάποιων μαθηματικών. Όταν οι βασικές ιδέες και έννοιες διατυπωθούν, απαιτείται μια επιστροφή στην ατμομηχανή, για να δούμε πως οι επίγονοι πραγμάτωσαν τη μετατροπή της θερμότητας σε έργο. Εφ’ όσον εξηγηθεί η παραγωγή έργου, αν στη συνέχεια στραφούμε στην παραγωγή ύλης, διαπιστώνουμε ότι οι ιδέες που υπόκεινται της Φυσικής, δουλεύουν το ίδιο καλά και για τη Χημεία. Μια επεξεργασμένη ιδέα είναι εκείνη της δομής. Όταν έχουμε αναδείξει το ρόλο που ο 2ος ΘΝ παίζει στη Φυσική και τη Χημεία, βλέπουμε πως η δομική τάξη μπορεί να επιβληθεί με διάφορους τρόπους: με φυσική μεταβολή (ειδικά με την ψύξη), και με χημική μεταβολή. Ένα μεγάλο κεφάλαιο είναι πως ο 2ος ΘΝ δουλεύει στις βιολογικές διεργασίες. Τέλος ένα ένα επίσης μεγάλο κεφάλαιο είναι η σχέση μεταξύ θεωρίας της πληροφορίας και εντροπίας. Οι βασικές αρχές και τα μαθηματικά της, μπορούν να συνεισφέρουν ουσιαστικά στις διατυπώσεις της Θερμοδυναμικής και στην έκφραση του περιεχομένου της.

 

Κατηγορία ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ, ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »