Методические указания по самостоятельной работе

ПРОГРАММА

Введение. Предмет термодинамики и молекулярной физики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических систем.

Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Абсолютная температура. Идеальный газ. Уравнение Клапейрона–Менделеева. Газовые законы.

Работа и теплота как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Взаимодействие термодинамических систем. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.

Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Реальные циклы. Неосуществимость вечных двигателей.

Энтропия. Приведенная теплота. Термодинамические потенциалы. Соотношения Гиббса-Гельмгольца и Максвелла. Вывод уравнений адиабаты и политропы.

Теплоемкость. Классическая теория и эксперимент. Скорость звука в газе. Третье начало термодинамики, теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.

Экспериментальное обоснование молекулярно-кинетической теории вещества. Основные представления молекулярно–кинетической теории газов. Идеальный газ. Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Молекулярно–кинетическое истолкование абсолютной температуры и давления. Измерение температуры.

Измерение скоростей молекул, опыт Штерна. Распределение скоростей по Максвеллу. Барометрическая формула. Распределение Максвелла–Больцмана. Экспериментальное определение постоянной Авогадро.

Распределение энергии молекул по степеням свободы. Флуктуации в идеальном газе и их проявление. Статистическое истолкование второго начала термодинамики.

Явление переноса в газах. Средняя длина и среднее время свободного пробега молекул. Диффузия и самодиффузия.

Внутреннее трение. Теплопроводность. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении, технический вакуум. Методы измерения низких давлений.

Реальные газы. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Сопоставление изотерм Ван–дер–Ваальса с экспериментальными изотермами. Критическое состояние. Закон соответственных состояний.

Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.

Свойства жидкого состояния. Близкий порядок. Фундаментальные эксперименты. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Смачивание. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском. Растворы, вода, особенности физических свойств. Осмотическое давление.

Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Влажность. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка.

Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов.

Упругие свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов, тепловое расширение. Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти. Основы квантовых представлений.

Жидкие кристаллы (классификация, тепловые свойства, полиморфизм). Полимеры. Классификация, тепловые свойства. Жидкокристаллические полимеры.

ЛИТЕРАТУРА

Яковлев В.Ф. Теплота и молекулярная физика. М.: “Просвещение”, 1976.

Савельев И.В. Курс общей физики, т. 2. М.: “Наука”, 1987.

Сивухин Д.В. Общий курс физики, т. 2. М., 1979 и более поздние издания.

Трофимова Т.И. Курс физики. М.: “Высшая школа”, 1996 и более поздние издания.

Кудрявцев Б.Б. Курс физики. Теплота и молекулярная физика. М.: Просвещение, 1965.

Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М. “Наука”, 1989.

Сахаров Д.И. Сборник задач по общей физике. М.: “Наука”, 1971.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Телеснин Р.В. Молекулярная физика. М.: “Высшая школа”, 1973.

2. Базаров И.П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1994.