Молекулярная физика и термодинамика

МЕХАНИКА

1. Предмет физики и ее связь с другими науками. Задачи и методы физического исследования. Материя, пространство и время. Границы применимости классической механики. Физические модели. Способы описания движения материальной точки.

2. Основные понятия кинематики поступательного движения материальной точки. Скорость и ускорение произвольно движущейся материальной точки.

3. Кинематика движения материальной точки по окружности и вращательного движения твердого тела; угловая скорость и угловое ускорение.

4. Масса, сила, импульс тела. Законы Ньютона.

5. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея.

6. Внутренние и внешние силы. Понятие импульса системы. Закон сохранения импульса. Теорема о движении центра масс.

7. Движение тел с переменной массой. Реактивное движение. Уравнения Мещерского и Циолковского.

8. Механическая работа. Мощность. Кинетическая энергия и ее связь с работой внутренних и внешних сил.

9. Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные.

10. Потенциальная энергия материальной точки. Связь между потенциальной энергией и силой, действующей на материальную точку.

11. Вычисление потенциальной энергии в простейших случаях (мат. точка в однородном поле силы тяжести, сил упругой деформации, гравитационных сил).

12. Потенциальная энергия системы материальных точек. Поле центральных сил и его особенности. Закон сохранения энергии.

13. Момент инерции тела. Кинетическая энергия тела при вращательном движении. Работа сил при вращении тела.

14. Расчет моментов инерции тел правильной формы (сплошного однородного диска, шара, тонкого стержня - вывод) относительно оси, проходящей через центр инерции.

15. Теорема Штейнера. Примеры применения.

16. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения.

17. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов.

18. Гироскоп. Прецессия гироскопа. Вывод формулы угловой скорости прецессии гироскопа. Применение гироскопических эффектов.

19. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции и их особенности. Силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета.

20. Скорость и ускорение при произвольном ускоренном движении системы отсчета. Относительное, переносное и кориолисово ускорение. Теорема Кориолиса.

21. Силы инерции при произвольном движении системы отсчета. Переносная, относительная и кориолисова сила инерции.

22. Центробежная сила инерции. Кориолисова сила инерции. Проявление сил инерции при суточном вращении Земли.

23. Постулаты СТО. Принцип относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца.

24. Относительность одновременности. Относительность длин тел и промежутков времени.

25. Релятивистский закон сложения скоростей.

26. Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики. Релятивистская энергия. Формула Дирака. Взаимосвязь массы и энергии.

27. Классификация колебаний. Параметры колебаний – амплитуда, частота, фаза. Уравнения незатухающих гармонических колебаний.

28. Малые колебания системы вблизи положения равновесия.

29. Энергия при гармонических колебаниях.

30. Сложение гармонических колебаний. Сложение колебаний одинакового направления. Векторная диаграмма колебаний. Биения.

31. Сложение гармонических колебаний. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

32. Затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы.

33. Вынужденные колебания. Явление резонанса.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

34. Основные представления МКТ. Статистический и термодинамический методы исследования. Параметры термодинамической системы. Понятие температуры и теплоты.

35. Идеальный газ. Опытные газовые законы. Закон Дальтона.

36. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).

37. Основное уравнение МКТ идеальных газов.

38. Внутренняя энергия идеального газа. Понятие о числе степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы (теорема Больцмана).

39. Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Среднеквадратичная, среднеарифметическая и наиболее вероятная скорость молекул.

40. Распределение Максвелла по скоростям и кинетическим энергиям теплового движения. Формула Максвелла и ее анализ.

41. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Объединенный закон Максвелла-Больцмана.

42. Основные понятия термодинамики. Термодинамическая система, термодинамический процесс, термодинамические параметры. Работа и количество теплоты как способ переноса энергии. Связь между работой и количеством теплоты. Первое начало термодинамики.

43. Понятие о теплоемкости. Теплоемкость идеального газа. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Физический смысл универсальной газовой постоянной.

44. Теплоемкость одноатомных и многоатомных газов. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. Границы применимости закона равномерного распределения энергии по степеням свободы.

45. Процессы и циклы с газами. Работа газов при различных процессах.

46. Круговые процессы (циклы). Тепловые и холодильные машины. КПД тепловой машины.

47. Второе начало термодинамики.

48. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс.

49. Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины.

50. Неравенства Клаузиуса и понятие энтропии. Физический смысл энтропии.

51. Энтропия и второе начало термодинамики. Теорема Нернста. Расчет энтропии для различных изопроцессов.

52. Энтропия и вероятность. Статистическое толкование энтропии и второго начала термодинамики.

53. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ.

54. Изотермы реального газа. Критическое состояние вещества.

55. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

56. Явления переноса в термодинамических неравновесных системах. Диффузия, теплопередача, внутреннее трение. Закон Фика. Закон Фурье. Сила внутреннего трения.

57. Понятие о среднем числе столкновений и средней длине свободного пробега молекул. Эффективный диаметр молекулы газа.

58. Явление диффузии с точки зрения МКТ газов.

Утверждено на заседании кафедры физики, протокол № 2 от 13 сентября 2016 г.

Лектор к.ф.-м.н., доцент ________________ К.А. Рыбакова