Самостоятельная работа студентов. Таблица1 Номер лекции Тема лекции Рекоменду-емая литература
Таблица1
| Номер лекции | Тема лекции | Рекоменду-емая литература | Учебный материал для самостоятельного изучения |
| Предмет молекулярной физики и её методы 1. Предмет молекулярной физики 2. Масштабы физических величин в молекулярном мире 3. Теоретические и экспериментальные методы молекулярной физики 4. Эволюция молекулярных систем. Порядок и хаос 5. Принципы организации статистического и термодинамического методов изучения макросистем | 3,9,4 4,9 12,7 4,7 | 1.Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа [3,9] | |
| Модели молекулярных систем и их вероятностное описание 1. Классификация моделей молекулярных систем 2. Идеальные статистические системы 3. Элементарные сведения из теории вероятностей 4. Основные понятия молекулярной статистики | 4,17 6,17 4,6,9 | ||
| Биномиальное распределение и его предельные случаи в описании молекулярных систем 1. Вывод закона распределения вероятностей 2. Графическое представление биномиального распределения 3. Предельные случаи биномиального распределения | |||
| Распределение Максвелла 1. Распределение энергии в статической системе 2. Вывод распределения Максвелла 3. Плотность вероятности и характерные скорости распределения Максвелла | 4,17 4,2 | 1.Метод статистической суммы [4,11] | |
| 4. Распределение Максвелла по компонентам скорости 5. Экспериментальная проверка распределения Максвелла | 4,6 4,6,9 | ||
| Микроскопическая теория и макроскопические изменения 1. Вывод формулы для давления идеального газа 2.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Газовые законы 3. Уравнение эффузии 4. Измерение давления 5. Определение и измерение температуры 6. Построение эмпирической шкалы на основе газового термометра | 4,6 4,6 4,17 4,6 | 3.Вывод уравнения эффузии [4,11] 4.Измерение давления [4,8,22] 5.Измерение температуры [4,8,22] | |
| Распределение Больцмана 1. Распределение молекул по энергиям во внешнем потенциальном поле 2. Формула Больцмана для концентрации молекул в потенциальном поле 3. Зависимость концентрации молекул газа от координат в однородном гравитационном поле и поле центробежных сил 4. Экспериментальное подтверждение распределения Больцмана: опыты Перрена 5. Барометрическая формула 6. Закон распределения Максвелла – Больцмана | 4,6 | ||
| Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы и её применение 1. Формулировка теоремы и её доказательство 2. Статистические степени свободы 3. Броуновское движение и его статистическое описание 4. Броуновский критерий точности физических измерений 5. Классическая теория теплоёмкости многоатомных газов. Область её применения 6. Классическая теория теплоёмкости твёрдых тел. Закон Дюлонга и Пти 7. Применение квантовых моделей в теории теплоёмкости твёрдых тел | 4,6 4,6 4,6,17 6,(4) 4,6 6,2 | ||
| Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений 1. Четыре постулата термодинамики 2. Нулевое (общее) начало термодинамики 3. Макроскопические процессы 4. Функция состояния 5. Внутренняя энергия системы. Работа и теплота 6. Калорическое и термическое уравнения состояния | 7,14 7,14 7,4 | ||
| Первое начало термодинамики 1. Первое начало термодинамики 2. Теплоёмкость 3. Политропические процессы в идеальном газе 4. Тепловые машины и их эффективность | 4,6 4,2 | ||
| Теоремы Карно и их приложение 1. Цикл Карно 2. Теоремы Карно 3. Метод циклов 4. Определение энтропии в термодинамике 5. Оценка эффективности тепловых машин сверху | 4,7 4,9 6,7 4,6 | 2.Построение термодинамической шкалы температур [6,9] 3.Метод циклов [6,7] | |
| Второе начало термодинамики 1. Формулировки второго начала термодинамики. 2. Закон возрастания энтропии в изолированных системах 3. Область применимости второго начала термодинамики 4. Концепция тепловой смерти Вселенной 5. Энтропия и её изменение в процессах 6. Изменение энтропии в процессах самоорганизации открытых систем | 4,6,7 6,7,19 7,17 6,7 6.7,19 13,19 | ||
| Термодинамические функции и условия равновесия 1. Термодинамические функции 2. Метод термодинамических потенциалов. Соотношения Максвелла. 3. Условия термодинамической устойчивости макроскопических систем. Принцип Ле Шателье-Брауна 4. Третье начало термодинамики | 6,4 6,4 4,6,7 6,7 | ||
| Реальные макросистемы 1.Твердые тела 2. Реальные газы и жидкости 3.Переход из газообразного состояния в жидкое. Экспериментальные изотермы 4. Уравнения состояния реального газа 5. Модель газа Ван-дер-Ваальса. Уравнение Ван-дер-Ваальса | 4,9 4,2 | 1.Элементы симметрии твёрдых тел [4] | |
| Свойства реальных газов. Результаты теории Ван-дер-Ваальса и экспериментальных исследований 1. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса 2. Критическое состояние вещества 3.Внутренняяэнергия газа Ван-дер-Ваальса 4. Эффект Джоуля-Томсона. 5. Методы получения низких температур | 4,6 6,4 4,6 4,6 | 4.Вычисление дифференциального эффекта для газа Ван-дер-Ваальса [4] | |
| Поверхностные явления в жидкостях 1. Коэффициент поверхностного натяжения 2. Давление под искривлённой поверхностью. Формула Лапласа 3. Смачивание. Капиллярные явления. Мыльные плёнки. | 4,6,2,16 | Вся тема изучается самостоятельно | |
| Фазовые переходы первого и второго рода 1. Условие равновесия фаз химически однородного вещества 2. Классификация фазовых переходов по Эренфесту 3. Фазовые переходы первого рода. Диаграмма состояний 4. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса 5.Диаграмма состояний гелия. Сверхтекучесть жидкого гелия | 6,7 6,7 6,4 6,4 4,6 | 5.Удивительные свойства жидкого гелия-2 [4] | |
| Процессы переноса в реальных системах 1.Релаксационные процессы в молекулярных системах 2. Стационарные уравнения переноса в газах, жидкостях и твердых телах 3. Внутренняя теплопроводность и внешняя теплопередача | 4,7 | ||
| Элементарная кинетическая теория процессов переноса в газах 1. Столкновения молекул и их количественные характеристики 2. Обобщенное уравнение переноса 3. Элементарная кинетическая теория теплопроводности, самодиффузии и вязкости плотных идеальных газов 4. Явления переноса в ультраразреженных газах | 4,6 4,2 4,2 4,2 | ||
| Атмосферы планет 1. Атмосфера как открытая система и как открытая книга 2. Состав и структура атмосферы Земли 3. Термофизическая модель атмосферы 4. Парниковый эффект 5. Инверсия температуры в стратосфере. Озоносфера Земли 6. Концепция «ядерной зимы» | 6,13 13,22 13,22 13,22 13,22 |
Семинарские занятия
Совершенно невозможно представить изучение физики без решения задач. Этот вид деятельности организован в форме семинаров, на которых решаются задачи (РЗ), осваиваются специальные методы решения задач, сдаются самостоятельно решенные домашние задачи (СЗ). Учебно-методическое обеспечение работы на семинарах и самостоятельной работы студентов представлены в учебном пособии [11]. Завершение каждого модуля предусматривает выходной контроль – это аудиторная контрольная работа (КР) и защита индивидуального контрольного задания (ИКЗ). В приведенном ниже плане семинарских занятий (5.1) буквой А отмечены номера задач, рекомендуемых для решения на семинаре под руководством преподавателя, а буквой С отмечены номера задач для самостоятельной работы (домашние задачи).
План семинарских занятий
Таблица