jayrandom: (Default)
jayrandom ([personal profile] jayrandom) wrote2004-07-26 07:20 pm

физики, химики, ау!

Мне нужна помощь спецов. [livejournal.com profile] emelja, Михаил Игоревич, [livejournal.com profile] anyalev, [livejournal.com profile] azgar, [livejournal.com profile] b_my - буду очень рад реакции. Вопрос: насколько следующая цитата представляет ортодоксальное мнение современной науки? (курсив мой - [livejournal.com profile] jayrandom):


Это позволяет нам сделать следующий вывод: кинетическая энергия молекул есть ни что иное, как энергия фотонов, поглощенная атмосферой и другими веществами поверхности планеты. Теперь существует термин для этого излучения — «плененное излучение». Наибольшее количество накопленной лучистой энергии связано с водой океана.

Именно признание факта, что кинетическая энергия молекул НЕ ЕСТЬ собственное свойство молекул, а результат поглощенных фотонов — позволяет рассматривать кинетическую энергию молекул, как энергию «плененного излучения» — этот термин введен в теории лазеров по отношению к накапливаемому излучению.
-- П.Г.Кузнецов, О.Л.Кузнецов, Б.Е.Большаков, "Система природа-общество-человек. Устойчивое развитие."


Буду очень благодарен за.

[identity profile] suhov.livejournal.com 2004-07-26 11:46 am (UTC)(link)
> кинетическая энергия молекул НЕ ЕСТЬ собственное свойство молекул, а результат поглощенных фотонов
чё-т бред какойто написан
типа "энергия летящего футбольного мяча не есть его собственное свойство а результат пинка который придал ему начальный импульс"

[identity profile] azgar.livejournal.com 2004-07-26 01:06 pm (UTC)(link)
Какие мы иммем, вообще, источники энергии на нашей планете?

Энергия радиоактивных, в том числе подверженых цепной реакции, изотопов.
Внутренняя энергия разогретого когда-то "нутра" планеты.
Кинетическая энергия вращения планеты вокруг своей оси, и её же вокруг Солнца.
Энергия вращения Луны вокруг Земли.
Лучистая энергия, в основном солнечная, поглощаемая планетой.

Всё, на сколько я понимаю.
По крайней мере, из того, что приводит в движение видимые явления окружающей жизни.

Первые четыре можно считать внутренними, земными источниками. Хотя, эта энергия тоже когда-то была "занята" в космосе.

За исключением приливов, вся остальная погода (в прямом и переносном смысле) питается солнечной энергией.
Вся жизнь на планете до освоения "мирного атома" и приливных электростанций питалась солнечной энергией.
Кстати, как показала жара прошлого лета в Европе, мирый атом от солнца тоже не независим.

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-07-27 03:40 am (UTC)(link)
Наверное, я как-то неправильно задал вопрос. Меня скорее интересовало, могла бы молекула вообще существовать, не сожрав в определённый момент ни одного фотона, ни одного кванта любого вида энергии? Или это нонсенс, и материя без "наполняющей" её энергии существовать не может?

А как связана жара прошлого лета в Европе и мирный атом?

[identity profile] azgar.livejournal.com 2004-07-27 03:51 am (UTC)(link)
Молекулы состоят из атомов.
Атомы из элементарных частиц.
При соединении протона с электроном в атом энергия, вообще-то, должна выделяться.
И молекулы из атомов собираются как с выделением энергии, так и с поглощением.
Ты ж понимаешь!

В общем, если взять горсть ядер, горсть электронов, положить всё это в чёрную непрозрачную коробку, и встряхнуть, то наверняка какие-то молекулы там образуются. Без всяких фотонов :)

А с жарой было дело так, что атомным станциям, которые дают значительную долю энергии, потребляемой в Европе, пришлось снижать мощность (и производство электричества) потому что жарко.
А сбрасывать в реки более горячую воду экологи не велели -- живность дохнет.

Вот и страдали европейцы кроме жары, ещё и нехваткой электричества.
И это при том, что холодильники и кондиционеры работали на полную катушку, т.е. бытовое потребление пыталось возрости.

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-07-27 04:14 am (UTC)(link)
В общем, если взять горсть ядер, горсть электронов, положить всё это в чёрную непрозрачную коробку, и встряхнуть, то наверняка какие-то молекулы там образуются. Без всяких фотонов :)

Погоди-погоди. А как же ВСТРЯХНУТЬ? Это разве не передача энергии? :)))

[identity profile] azgar.livejournal.com 2004-07-27 04:28 am (UTC)(link)
Не, мы тихонечко встряхнём.
С энергией, пренебрежимо малой относительно энергий ионизации получаемых атомов.

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-07-27 04:33 am (UTC)(link)
Значит, в каком-то виде эта энергия в атомах содержалась. Либидо своеобразное. Например, в тепловом.

Интересно, можно ли атом так охладить, что его уже не будет влечь к другому атому? :)

[identity profile] azgar.livejournal.com 2004-07-27 04:50 am (UTC)(link)
Дык, атомы-то друг с дружкой взаимодействуют.

Ядра и электроны взаимно отталкиваются. Ядра с электронами взаимно притягиваются.
Кулоний.

Что-то я не помню, чтобы сила кулоновского взаимодействия зависело от температуры.
Может быть, при абсолютном нуле, когда материя начнёт распадаться на свои исходные составляющие...
Но тут я пас.

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-07-27 05:46 am (UTC)(link)
То есть, кулониево либидо физическими методами не(раз)рушимо? :)

[identity profile] azgar.livejournal.com 2004-07-27 05:54 am (UTC)(link)
А либидо, вообще, разрушимо?
Фундаментальное взаимодействие, аднака %)

[identity profile] taranaga.livejournal.com 2004-07-28 01:34 am (UTC)(link)
наукообразие какое-то фантастическое

[identity profile] taranaga.livejournal.com 2004-07-28 03:18 am (UTC)(link)
фотоны, конечно же, порой влияют на состояние молекулы, на форму её орбиталей, но вовсе не определяют её существование

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-07-28 03:43 am (UTC)(link)
Ну, речь тут не о существовании а о наличии кинетической энергии.

Можно ли утвеждать или опровергнуть, что кинетическая энергия молекулы (факт её движения или, статистисськи, температура тела, в которое эта молекула входит) является результатом слопанного когда-то фотона?

[identity profile] taranaga.livejournal.com 2004-07-28 04:06 am (UTC)(link)
задумался я..
значт так.

молекулы находятся в непрерывном движении при температуре выше абсолютного нуля.
постоянно сталкиваются, разлетаются или просто конвульсируют в кристаллической решетке.
то есть кинетической энергии им не занимать. постоянный обмен импульсами.

ммм...
ну ладно.
возьмём одну единственную молекулу. любую. и пусть она летит в полнейшем вакууме куда ей угодно с какой-то скоростью. Так вот. Если при этом она излучит квант света - изменится ли скорость её движения? А с какой стати? (хотя с какой стати она станет просто так излучать фотон...да...)

.. а что понимается под кинетической энергией молекулы?

[identity profile] anyalev.livejournal.com 2004-07-31 12:01 pm (UTC)(link)
Лёвка, прости, что так долго молчала, но времени не было, да и не специалист я в этих вещах совсем, а уж по-русски всё это читать сил нет.

Книжка, которую ту цитируешь, если я правильно поняла, философская/научно-популярная. Мне кажется, что если ты хочешь получить научное мнение по этому вопросу, то нужно полагаться на более строгие научные источники, а не научно-популярные. Более строгие источники это какие-нибудь публикации APS (American Physical Society) или его эквиваленты.

Только если/когда будет время/желание

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-08-02 06:48 am (UTC)(link)
Аня, спасибо. В том-то и дело, что мне со стороны всё это непросто поднять - вот я и надеюсь с помощью специалистов срезать угол :)

Мне сложно оценить, какая доля в этой книге научная, а какая - популярная. Но, действительно, есть и то и другое. Фокус в том, что авторы прошлись по разным наукам и везде заметили что-то новое, иногда общее между разными областями.

Например, в главе "Химия" в числе прочих проблем обсуждается задача о подборе катализаторов. И получается, что это свойство (с поглощением фотонов) является в каком-то смысле ключевым для понимания механизма межатомных взаимодействий. Мне по совершенно другим причинам тоже кажется, что в химии задача подбора (или даже вычисления?) катализаторов должна вытекать из строения атома, и что на эмпирике далеко не уедешь.

Но вопрос я сформулировал действительно как-то размыто. А давай я поконкретнее попробую? (1) Какая теория сейчас наиболее успешна в подборе катализаторов? (2) Распространяется ли она на органические ферменты? (3) Если да - объясняет ли она, почему каталаза разлагает H2O2 на много порядков эффективнее, чем платина? (4) насколько такая теория обща - можно ли с помощью неё предсказать эффективность произвольного фермента для некоторой данной окислительно-восстановительной реакции?
(5) где об этом можно было бы достаточно научно-популярно почитать неспециалисту в химии?

Спасибо :)

Re: Только если/когда будет время/желание

[identity profile] anyalev.livejournal.com 2004-08-02 11:39 am (UTC)(link)
По поводу теории по подбору катализаторов, если отвечать коротко, то теория называется "методом тыка".

Now I am switching to English, since it is easier that way. Question 1: Most of the catalysts used today in synthetic organic chemistry are metal based. That means there is a metal with some ligands attached to it that dictate its electronic properties and geometry. For the metal to be used as a catalyst it has to satisfy at least one of the two following conditions, and sometimes both are necessary. First of all the metal has to have an open coordination site for the substrate to attach to it. To put in simple terms the metal has to have a guest room iн the house, and that means free molecular orbitals. That is why many of the catalyst that we have today are made with transition metals, such as ruthenium and palladium. The other condition is the ability to exist in multilple oxidation states and it is the shutelling of the metal between the oxidation states that is one of the driving forces of the reaction.

There is a relatively new field in the catalytic chemistry which is looking at utilizing non-metal catalyst. For example, proline is a very common non-metal catalyst. A lot of times people are looking at short peptides to be used as the catalysts. Which brings us to you second question. Technically, the enzymes can be used as a catalysts in organic reaction, but the problem is that most of the organic reactions do not work in water, but work in non-polar organic solvents. Now, some enzymes can function in non-polar environment, but many can not, and as far as I know it is difficult to predict. However, if you have an organic reaction that works in water then enzyme would be a catalyst of choice, since it is environmentally benign as opposed to a metal catalyst. And of course, the pharmaceutical company would love this kind of reaction because it will keep FDA very very happy.

A lot of times enzymes can serve as a model for catalyst design. If you know the active site of an enzyme you can design a catalyst that would contain the structural motive but overall would be a much smaller molecule. That is why you see short peptides being used as catalysts so often.

With regard to question 3. Any chemist will tell you that the reason why catalase is more effective than platinum in this regard is because it more effectively lowers the transition state of the reaction, but why is catalase in turn more effective in this instance noone truly knows. There are some theories, but basically its like asking why 2x2=4. That's just the way it is.

Question 4: the short answer is no, there is no such theory. Predictions are still hard to do in chemistry, the best you can do is an educated guess.

Question 5: as far as reading goes the best journals for non-professionals to my knowledge are Science and Nature. Things that are described there usually have significant impact on the society in general, rather than just on scientific community, and the description is more general and more user friendly. You can also ask me and I'll try to help you to the best of my knowledge:).

Надеюсь, я тебя не совсем запутала.

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-08-02 01:49 pm (UTC)(link)
Нет, вовсе не запутала, спасибо большое - я подозревал, что дело обстоит подобным образом, и ты подтвердила мои опасения насчёт метода научного тыка (благодаря тебе я даже знаю новое выражение - "educated guess" :) Это в смысле общей картины.

However, I'm still interested in the details.

6. Are there any non-redox reactions that are facilitated by catalysts? As a dummy I imagine a re-organization of positive and negative ions of two soluble salts that lead to some unsoluble product. Is it possible to speed up or slow down such a reaction by using catalysts?

7. I have the Periodic Table on my desk. It lists the orbitals of Ruthenium as 2-8-18-15-1 and Palladium as 2-8-18-18-0. Are they the same orbitals you are talking about? If so, how do I know if there are free guest rooms? Isn't there always some free room until all the levels fill up (as in case of Noble Gases)? Or you mean only the last level (1 and 0 in the case of Ru and Pd)?

8. Is there any way to determine for any particular element, what are the valid oxidation states of this element? Or you simply experiment and then learn by heart that both Cu+1 and Cu+2 exist?

9. What is bad about a reaction working in a liquid that is different from water (except for the need to re-create this liquid for the purpose of that particular reaction)?

10. Just wondering - why is an organic catalyst more benign to the environment than a metallic one? Is it because you can "burn" it before disposing of? Or you just pour it out, hoping that it won't facilitate any unwanted reaction in the sewer pipes? :)
Or FDA is afraid of some fraction of the catalyst accidentally getting into the pill?

Сильно запоздало, с лёгким оффтопом.

[identity profile] b-my.livejournal.com 2004-08-16 09:42 pm (UTC)(link)
Слушай, Лёв, сорри, что не отвечал на письма и вообще... За ссылки - сильно благодарен, посылал, даже кое-кто ответил, но не в этом году, похоже.
Извини, на самом деле, что "изобразил дыру", со мной такое случается... :\

По поводу же приведенной цитаты: книжка именно что философская шибко. Именно невозможность ответить строго и громко "нет" на подобные заявления дает товарищам возможность подкреплять ссылкой на физику любую свою философию. :)
Фотоны - есть одна форма материи. Молекула (и составные ее части: кварки, глюоны и электроны) - другая. Замечено, что материя может переходить из формы в форму...

Тьфу на эту привычку жать на табулятор... Половину поте

[identity profile] b-my.livejournal.com 2004-08-16 10:23 pm (UTC)(link)
Короче, ерунду какую-то пишут в цитате.

Контрпример.
Висит себе в одиночестве нейтрон в вакууме. Или, лучше, не висит - летит себе быстро от реактора куда-нить. Нейтральный такой весь. На фотоны ему пофигу. Стукается о ядра - отдает им свою энергию, замедляется. Без всяких фотонов, хочу отметить, даже виртуальных. Ядерные силы работают, обменные частицы соответствующие.
Проходит тыщща секунд - нет нейтрона, есть разлетающиеся в разные стороны с большой скоростью (то есть "горячие") протон, электрон и антинейтрино. Опять же, бета-распад нейтрона - вещь в себе, ему никаких фотонов для запуска не нужно. Виноваты слабые силы (соответственно - W,Z-бозоны).
Упал метеорит на реактор, нагрел все вокруг и выкинул в виде плазмы в стратосферу. Изначально работала гравитация и только она...

Понятно, что с фотонами взаимодействие куда более частое (условная интенсивность сил+радиус действия), поэтому совсем зачморить автора нельзя... :)
Но все-таки он, ИМХО, крепко погорячился.


Это если принимать утверждение "как есть", а не как поэтическое отступление.
Если как поэзию, то Артур верно сказал - еще есть гравитация, изначальное тепло, радиоактивный распад... если буквоедствовать, то можно еще с десяток надыбать - нейтринный фон, например. Реликтовый. :)

[identity profile] b-my.livejournal.com 2004-08-16 10:25 pm (UTC)(link)
Кстати, как, у тебя в Англии остаться вышло-таки?

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-08-17 07:35 am (UTC)(link)
Это не результат, а процесс :)

Расскажу как-нибудь в письме или по телефону. А то, может, и живьём. Ты сейчас в Москве или вернулся?

В Эстонии, ага.

[identity profile] b-my.livejournal.com 2004-08-18 03:22 am (UTC)(link)
Из матана известно, что любой непрерывный процесс есть совокупность следующих друг за другом результатов... :)

А ты звуком не обзавелся?

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-08-18 04:42 am (UTC)(link)
Звуком - пока нет, но телефон под рукой.
А до тебя моё мыло долетает?

[identity profile] b-my.livejournal.com 2004-08-18 09:24 am (UTC)(link)
Долетает, да. По меньшей мере, долетало.
У меня (мои кривые руки) почта на берилле грохалась. Потом с другого сервера взял копию, но там сразу с нескольких адресов и все перемешано с такой кучей спама, что никак с духом не собраться просмотреть... Смотреть-то надо самому, глазками, иначе смысл затеи теряется, а там почти десять тыщщ мессаджей... :(

[identity profile] jayrandom.livejournal.com 2004-08-18 11:32 am (UTC)(link)
Тады скажи, где тебя можно оперативно законтачить (можешь свой ответ сразу стереть для секьюрности). В лабе когда-нибудь бываешь?