Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы к экзамену ч.1 (1семестра)

Вопросы к экзамену ч.1 (1семестра)

Физические основы механики

1. Понятия состояния в классической механике. Пространственно-временные отношения. Системы отсчета и описание движений. Кинематика поступательного движения. Элементы кинематики материальной точки: перемещение, скорость и ускорение.

2. Вращательное движение. Элементы кинематики материальной точки и тела, совершающих вращательное движение: угол поворота, угловые скорость и ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением.

3. Кинематика гармонического колебательного движения. Гармонические колебательные движения и их характеристики: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, скорость и ускорение.

4. Методы сложения гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Сложение гармонических колебаний одного направления с близкими частотами. Биения.

5. Методы сложения гармонических колебаний. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

6. Основные понятия и определения динамики. Законы Ньютона. Динамика материальной точки. Современная трактовка законов Ньютона. Границы применимости.

7. Основная задача динамики. Уравнение движения. Основные виды сил: сила тяготения, тяжести, веса упругости и трения.

8. Динамика вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения: момент силы, момент импульса, момент инерции. Условие равновесия.

9. Момент инерции материальной точки и твёрдого тела относительно неподвижной оси вращения. Теорема Штейнера и её применение.

10. Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения.

11. Модель гармонического осциллятора. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Примеры гармонических осцилляторов: физический, математический и пружинный маятники. Определение их периодов и частот.

12. Свободные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент затухания.

13. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс.

14. Волновые процессы. Плоская монохроматическая волна. Уравнение бегущей волны. Волновой вектор, фазовая скорость, длина волны. Упругие волны в газах, жидкостях. Эффект Доплера.

15. Работа и мощность в механике поступательного движения. Случай переменной силы. Единицы измерения.

16. Кинетическая и потенциальная энергия системы тел. Полная энергия. Консервативные силы. Закон сохранения энергии в механике. Потенциальная энергия тела, находящегося в поле тяготения другого тела.

17. Энергия системы, совершающей вращательное движение. Энергия системы, совершающей колебательное движение (с выводом соответствующих формул).

18. Общефизический закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии в механике и его применение.

19. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.

20. Закон сохранения момента импульса и его применение.

21. Закон сохранения момента импульса и его применение (гироскопический эффект).

22. Применение законов сохранения импульса и энергии к упругому и неупругому взаимодействиям. Выводы.

23. Системы отсчёта. Преобразования Галилея. Классический закон сложения скоростей. Инерциальные системы отсчёта.

Молекулярная физика и термодинамика

1. Динамические и статистические закономерности в физике. Макроскопическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеальных газов.

2. Модель идеального газа. Основное уравнение кинетической теории идеального газа. Давление в рамках этой теории. Молекулярно-кинетический смысл абсолютной температуры.

3. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная и постоянная Больцмана. Изопроцессы.

4. Основные газовые законы. Вывод уравнений газовых законов (изотермического и изобарического изохорического и закона Дальтона) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

5. Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение молекул /частиц/ по абсолютным значениям скорости. Распределение Максвелла.

6. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

7. Внутренняя энергия и теплоемкости идеального газа. Теорема Больцмана о распределении энергии по степеням свободы.

8. Основные понятия термодинамики. Задачи термодинамики. Обратимые, необратимые и круговые процессы. Основное уравнение термодинамики идеального газа.

9. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах: изотермическому, изохорическому и изобарическому.

10. Первое начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу в идеальном газе.

11. Адиабатический процесс. Уравнения Пуассона для адиабатического процесса.

12. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно. Выводы.

13. Энтропия системы и её свойства. Определение изменения энтропии системы, совершающей изохорический и изобарический процессы.

14. Энтропия системы и её свойства Определение изменения энтропии системы, совершающей изотермический процесс.

15. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутреннее давление и собственный объём молекул.

16. Реальные газы. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическая изотерма и критическая точка. Сжимаемость газов.

17. Внутренняя энергия и теплоемкости реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

18. Понятие о физической кинетике. Теплопроводность в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент теплопроводности.

19. Понятие о физической кинетике. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент диффузии.

20. Понятие о физической кинетике. Вязкость газов и её температурная зависимость. Сдвиговая и объёмная вязкости. Время релаксации.