Материал: 2112
36
Практическая работа № 4
Основы энергоэнтропийной концепции опасностей технических систем
Цель работы – освоить понятие энтропии, основные положения энергоэентропийной концепции опасностей, методы количественного определения энтропии.
Теоретическая часть
Типичной причинной цепью техногенных происшествий оказалась такая последовательность событий-предпосылок: ошибка человека, отказ техники
и/или неблагоприятное для них внешнее воздействие; → появление опасного фактора (потока энергии или вещества) в неожиданном месте и/или не вовремя; → отсутствие либо неисправность предусмотренных на эти случаи средств защиты и/или неточные действия людей в такой ситуации; → распространение и воздействие опасных факторов на незащищенные элементы техники, людей и/или окружающей их среды; → причинение ущерба людским, материальным и природным ресурсам вследствие ухудшения их свойств и/или целостности.
При формулировании утверждений, касающихся природы аварийности и травматизма, мы исходили из обусловленности данного явления такими противоречивыми факторами, как объективное стремление энергетических потенциалов к выравниванию − с одной стороны, и противодействие разного рода защитных механизмов его возможным разрушительным последствиям − с другой. Эта идея позволила нам сформулировать энергоэнтропийную концепцию аварийности и травматизма.
Опасность проявляется в результате несанкционированного либо неуправляемого выхода энергии, накопленной в оборудовании и/или вредных веществах, непосредственно в самих работающих, во внешней относительно людей и техники среде.
Такой внезапный выход энергии может сопровождаться происшествиями с гибелью или травмированием людей, повреждениями оборудования или объектов окружающей их природной среды.
Согласно II началу термодинамики производственная деятельность, связанная, как правило, с противодействием такому росту, приводит соответствующие системы в неустойчивое, а стало быть − потенциально опасное состояние. Это же справедливо и для интеллектуальной работы человека, требующей усилий по уменьшению энтропии (на сей раз − в информационном, а не термодинамическом смысле), которые способны причинять вред его здоровью. Таким образом, понятие энтропии является характеристикой степени неустойчивости элементов техносферы.
В термодинамическом смысле, изменение энтропии двух тел может быть определено по формуле
∆S =C ln |
(T1 +T2 )2 |
, |
|
|
4T T |
(4.1) |
|||
|
|
|||
|
1 2 |
|
|
где C – теплоемкость тел; Т1 – температура первого тела, К; Т2 – температура второго тела, К.
Теоретическая формула для поступательной молярной энтропии идеального газа при температуре T, К, и давлении P, атм, имеет следующий вид:
S |
= |
5 |
+ |
5 ln |
T |
−ln P + |
3 ln M , |
(4.2) |
|
R |
2 |
4,33 |
|||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
где М – молярная масса вещества; R = 8,315 Дж/(моль*К) газовая постоянная; Т
– температура вещества, К.
По К. Шеннону, количественная оценка информации дается на основе энтропии. Энтропия состояния А равна
H (A) = −log2 |
pA, |
(4.3) |
|
|
где pA – вероятность наступления события А.
Изменение энтропии определяет количество информации
I = ∆H (A) = −log |
2 |
p |
A |
+log |
2 |
p , |
(4.4) |
|
|
|
2 |
|
где pA* – вероятность наступления событияАпосле уточнения информации о событии. Теорема Нернста: «При стремлении абсолютной температуры к нулю эн-
тропия любого тела также стремится к нулю». Важными свойствами энтропии являются:
-энтропия системы равна сумме энтропий отдельных ее частей;
-энтропия в замкнутой системе может только возрастать или оставаться постоянной.
Порядок проведения работы
|
|
1. |
Получить исходные данные. |
|
|
|
2. |
Произвести расчет изменения энтропии двух тел с различной температурой. |
|
|
|
3. |
Произвести расчет поступательной молярной энтропии газа. |
|
37 |
4. |
Определить изменение энтропии при получении дополнительной инфор- |
||
|
мации о событии. |
|||
5. |
Сравнить полученные результаты. Сделать вывод. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
Практическая работа № 5
Изучение свойств зрительного анализатора. Цветовая чувствительность
Цель работы − получить представление о свойстве зрительного анализатора – цветовая чувствительность, изучить влияние цвета на его восприятие зрительным анализатором.
Теоретическая часть
Цвет – это психологическая характеристика. Он не является свойством электромагнитной энергии, которую мы воспринимаем как свет, а представляет собой ощущение человека, вызываемое этой энергией.
Восприятие цвета зрительным анализатором (рис. 5.1) осуществляется двумя видами нервных клеток (рецепторов), распологающимися в сетчатой оболочке глаза. Палочки принадлежат к системе, которая воспринимает только черный, белый и оттенки серого цвета. Около 130 млн палочек находится в каждом глазу человека. Колбочки позволяют воспринимать хроматические цвета, при условии, что освещенность превышает некоторый минимум, ниже которого цвет вообще не воспринимается. Их в каждом глазу порядка 7 млн.
38
Рис. 5.1. Строение зрительного анализатора человека
Одним из видов расстройств цветового зрения является дальтонизм. Нарушение работы палочковых клеток сетчатки характеризуется гемера-
лопией.
Отношение интенсивности светового сигнала к яркости фона называется яркостным контрастом. Едва заметная разница между двумя интенсивностями называется порогом различения.
Нормальное цветовое зрение называется трихроматическим, т.к. любой из различаемых человеком цветовых тонов можно получить в виде смеси трех первичных цветов:
-красный;
-зеленый;
-синий.
Гармоничное сочетание цветов на рабочем месте может повысить эффективность труда и обеспечить высокий уровень работоспособности. Так, ГОСТ Р 50948−2001 «Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности», предъявляет следующие требования:
-насыщенные крайние цвета видимого спектра приводят к нежелательным эффектам глубины изображаемого пространства и не должны применяться для изображений, которые требуют непрерывного просмотра или чтения;
-число цветов, одновременно отображаемых на экране дисплея, должно быть минимальным. Для точной идентификации цвета каждый заданный по умолчанию набор цветов должен включать не более 11 цветов;
-при необходимости проведения быстрого поиска, основанного на распознавании цветов, следует применять не более 6 различных цветов.
Для представления цвета Windows использует так называемую стандартную палитру цветов (рис. 5.2).
39
40