Основы молекулярной физики и термодинамики

Для студентов факультета заочного обучения

 

 

 

Харьков 2009

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

 

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

по физике

для студентов факультета заочного обучения

специальностей 7.090214, 7.090258, 7.092105, 7.092201.

 

 

Утверждено методическим

советом университета

протокол №____ от _______

 

Харьков ХНАДУ 2009

 

 

Составители: Гаврилова Т.В.

Еремина Е.Ф.

Степанов А.А.

Федорченко Д.В.

 

Кафедра физики

 

 

Содержание методических указаний соответствует программе курса физики для высших учебных заведений

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

Первая часть методических указаний охватывает разделы, которые изучаются в первом семестре курса физики: механика, молекулярная физика и термодинамика.

Каждая контрольная работа включает 15 задач. Номер варианта определяется последними двумя цифрами номера зачетной книжки студента. Номера задач, которые необходимо решить, представлены в таблице 1. При выполнении контрольных работ необходимо соблюдать следующие правила:

1) контрольные работы следует выполнять в школьной тетради аккуратно, оставляя поля для замечаний рецензента;

2) на титульном листе указать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр;

3) условия задач своего варианта переписывать полностью, а данные выписать отдельно, при этом числовые значения должны быть переведены в СИ;

4) для пояснения решения задачи представлять, где это нужно, выполненный аккуратно схематический чертеж;

5) решения задач и используемые формулы сопровождать пояснениями;

6) при выполнении контрольной работы в пояснениях к задаче указать те основные законы и формулы, на которых базируется решение данной задачи;

7) рекомендуется решение задачи сначала сделать в общем виде, т. е. только в буквенных обозначениях; следует пояснить применяемые при написании формул буквенные обозначения;

8) при получении расчетной формулы, нужной для решения конкретной задачи, приводить ее вывод;

9) вычисления проводить путем подстановки заданных числовых значений в расчетную формулу;

10) константы физических величин и другие справочные данные выбираются из таблицы приложения.

Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше правил оформления, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут зачтены.

Рабочая программа.

Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики.

 

Физические основы механики

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Представление о свойствах пространства и времени. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Классический закон сложения скоростей. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Понятие одновременности. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.

Поступательное движение твердого тела. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон ее движения. Закон сохранения импульса. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Закон сохранения энергии. Понятие о релятивисткой динамике. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы. Границы применимости классической механики.

Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Потенциальное поле сил. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Напряженность, потенциал поля. Принцип суперпозиции. Закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени. Удар абсолютно упругих и абсолютно неупругих тел. Закон сохранения и превращения энергии.

Элементы кинематики вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными величинами. Момент силы. Момент количества движения тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции тела относительно оси. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тела. Работа при вращательном движении. Закон сохранения момента импульса.

 

Основы молекулярной физики и термодинамики

Уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование термодинамической температуры. Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул.

Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений.

Термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам и адиабатическому процессу идеального газа.

Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкостей идеальных газов и ее ограниченность. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы). Цикл Карно. Макро- и микросостояния. Статистический вес. Энтропия. Энтропия идеального газа. Второе начало термодинамики. Статистическое истолкование второго начала термодинамики.

Отступление от законов идеального газа. Реальные газы.

Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Критическое состояние вещества. Фазовые переходы I и II рода. Внутренняя энергия реального газа.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. – М.: Наука, 1982.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. – М.: Наука, 1978

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. – М.: Наука, 1982

4. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1985.

5. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Т.1-3.- М.: Высшая школа, 1979.

Таблица 1 – Номера задач по вариантам

 

Вариант	Номера задач
	6, 14, 22, 40, 48, 57, 65, 71, 83, 99, 106, 117, 125, 134, 150
	2, 13, 21, 34, 47, 60, 66, 78, 89, 91, 103, 116, 124, 135, 148
	7, 16, 23, 31, 44, 55, 68, 77, 90, 92, 101, 118, 127, 136, 143
	4, 11, 30, 33, 42, 56, 67, 75, 88, 93, 105, 111, 128, 139, 147
	8, 15, 29, 32, 41, 58, 63, 76, 87, 100, 110, 119, 121, 137, 146
	1, 18, 26, 39, 45, 54, 62, 73, 84, 97, 109, 120, 122, 133, 145
	9, 12, 27, 36, 50, 51, 64, 80, 83, 95, 108, 112, 126, 140, 144
	3, 20, 28, 35, 46, 59, 69, 72, 81, 94, 102, 114, 129, 138, 141
	10, 17, 25, 38, 49, 53, 61, 74, 82, 96, 104 117 125, 131, 149
	5, 19, 24, 37, 43, 52, 70, 79, 85, 98, 101, 116, 126, 138, 142
	3, 14, 28, 39, 41, 52, 67, 80, 85, 96, 101, 113, 126, 137, 142
	1, 18, 22, 35, 49, 53, 68, 76, 87, 95, 103, 114, 127, 132, 150
	2, 20, 30, 34, 48, 51, 69, 75, 86, 93, 109, 120, 121, 133, 146
	6, 11, 23, 38, 42, 58, 64, 77, 88, 00, 108, 115, 123, 131, 147
	10, 12, 25, 31, 47, 59, 66, 78, 90, 94, 107, 112, 130, 135, 141
	7, 15, 21, 32, 46, 60, 63, 79, 84, 92, 102, 116, 124, 140, 148
	4, 16, 24, 40, 45, 57, 62, 73, 89, 91, 104, 118, 129, 139, 145
	8, 13, 29, 37, 44, 56, 65, 71, 82, 97, 105, 111, 122, 138, 149
	5, 17, 26, 33, 50, 54, 61, 72, 83, 99, 110, 119, 125, 134, 143
	9, 19, 27, 36, 43, 55, 70, 74, 81, 98, 106, 117, 128, 136, 144
	9, 12, 23, 35, 49, 54, 66, 80, 81, 98, 103, 112, 128, 133, 146
	1, 15, 30, 36, 48, 52, 67, 73, 84, 99, 108, 115, 125, 140, 141
	10, 13, 24, 37, 45, 60, 61, 72, 88, 96, 102, 119, 124, 138, 147
	7, 19, 29, 38, 44, 56, 62, 71, 83, 95, 101, 113, 128, 131, 144
	5, 11, 26, 39, 50, 57, 68, 74, 82, 97, 104, 114, 122, 138, 147

Продолжение таблицы 1

 

Вари- ант	Номера задач
	6, 17, 21, 40, 42, 58, 63, 75, 89, 94, 110, 120, 130, 140, 146
	4, 16, 22, 31, 43, 59, 70, 78, 87, 100, 105, 115, 123, 137, 148
	3, 18, 25, 32, 46, 55, 64, 77, 90, 91, 106, 112, 125, 132, 142
	8, 14, 27, 33, 41, 53, 69, 76, 85, 92, 109, 116, 121, 136, 150
	2, 20, 28, 34, 47, 51, 65, 79, 86, 93, 107, 118, 124, 139, 141
	1, 16, 23, 38, 44, 59, 67, 80, 89, 92, 105, 119, 124, 137, 143
	4, 11, 22, 35, 47, 60, 68, 76, 90, 93, 103, 114, 128, 139, 141
	10, 12, 24, 37, 46, 58, 69, 75, 83, 91, 101, 118, 122, 135, 149
	1, 13, 21, 36, 48, 57, 66, 74, 82, 100, 102, 120, 130, 134, 148
	6, 18, 30, 39, 42, 55, 64, 77, 81, 99, 106, 111, 123, 138, 142
	9, 17, 29, 31, 50, 54, 65, 73, 88, 96, 110, 112, 125, 131, 147
	7, 19, 25, 40, 41, 56, 63, 72, 84, 98, 107, 115, 121, 132, 146
	8, 15, 28, 32, 49, 53, 62, 71, 87, 94, 104, 116, 124, 140, 145
	3, 20, 26, 34, 43, 52, 61, 78, 85, 97, 108, 113, 129, 137, 144
	2, 14, 27, 33, 45, 51, 70, 79, 86, 95, 105, 117, 126, 133, 150
	4, 15, 23, 32, 49, 57, 69, 75, 85, 93, 103, 120, 126, 138, 142
	7, 13, 30, 31, 42, 58, 66, 73, 84, 96, 110, 114, 123, 131, 149
	6, 17, 25, 34, 50, 51, 63, 77, 82, 98, 102, 113, 128, 135, 144
	3, 16, 24, 35, 48, 52, 67, 74, 86, 94, 107, 112, 125, 134, 143
	1, 18, 27, 36, 43, 59, 65, 76, 88, 97, 106, 115, 127, 133, 141
	5, 11, 28, 39, 47, 60, 68, 72, 83, 99, 104, 119, 122, 139, 148
	10, 19, 21, 37, 46, 53, 62, 71, 90, 95, 101, 113, 126, 137, 142
	9, 20, 22, 33, 45, 56, 64, 78, 81, 91, 103, 114, 127, 132, 150
	8, 12, 26, 40, 44, 55, 61, 79, 89, 100, 109, 120, 121, 133, 146
	2, 14, 29, 38, 41, 54, 70, 80, 87, 92, 108, 115, 123, 131, 147

Продолжение таблицы 1

 

Вари- ант	Номера задач
	4, 17, 25, 31, 49, 56, 68, 72, 90, 93, 106, 114, 122, 140, 148
	1, 16, 26, 38, 42, 55, 67, 73, 84, 100, 102, 113, 121, 134, 147
	5, 19, 28, 40, 47, 52, 66, 74, 83, 98, 107, 116, 123, 131, 144
	9, 18, 30, 37, 46, 53, 64, 71, 89, 92, 104, 111, 130, 133, 142
	8, 12, 27, 32, 43, 54, 65, 80, 81, 96, 108, 115, 129, 132, 141
	2, 15, 23, 36, 41, 59, 69, 76, 88, 94, 101, 118, 126, 139, 145
	6, 20, 24, 39, 48, 51, 63, 75, 82, 97, 109, 112, 127, 136, 150
	3, 11, 22, 35, 44, 57, 70, 79, 85, 91, 103, 120, 128, 135, 146
	7, 13, 21, 34, 45, 60, 62, 78, 87, 99, 110, 117, 125, 138, 149
	10, 14, 29, 33, 50, 58, 61, 77, 86, 95, 105, 119, 124, 137, 143
	5, 18, 24, 36, 50, 57, 63, 79, 81, 92, 106, 114, 126, 139, 142
	1, 17, 29, 40, 45, 56, 64, 73, 82, 98, 104, 113, 127, 137, 143
	9, 16, 21, 32, 47, 55, 66, 74, 90, 93, 103, 112, 128, 133, 146
	8, 11, 30, 37, 46, 54, 69, 72, 83, 94, 108, 115, 125, 140, 141
	3, 20, 26, 38, 42, 51, 65, 79, 84, 99, 102, 119, 124, 138, 147
	10, 14, 23, 31, 49, 52, 70, 75, 88, 97, 101, 113, 128, 131, 144
	2, 13, 28, 35, 44, 58, 67, 71, 89, 96, 104, 114, 122, 138, 147
	7, 12, 25, 34, 43, 59, 68, 80, 85, 91, 110, 120, 130, 140, 146
	6, 15, 27, 33, 41, 60, 62, 76, 87, 100, 105, 115, 123, 137, 148
	4, 19, 22, 39, 48, 53, 61, 77, 86, 95, 106, 112, 125, 132, 142
	1, 13, 26, 37, 42, 55, 68, 79, 90, 94, 103, 118, 125, 132, 146
	3, 14, 27, 32, 50, 56, 65, 77, 81, 98, 108, 114, 127, 133, 141
	9, 20, 21, 33, 46, 57, 64, 78, 82, 95, 102, 120, 128, 134, 147
	8, 15, 23, 31, 47, 52, 66, 74, 89, 100, 101, 116, 123, 138, 144
	7, 12, 30, 35, 41, 54, 63, 76, 88, 99, 104, 111, 122, 135, 147

Окончание таблицы 1

 

Вариант	Номера задач
	2, 16, 24, 40, 48, 53, 69, 75, 87, 93, 110, 112, 124, 137, 146
	4, 18, 29, 39, 45, 51, 67, 72, 83, 92, 101, 113, 121, 136, 148
	5, 11, 22, 38, 49, 60, 62, 73, 84, 97, 106, 118, 130, 139, 142
	10, 19, 25, 34, 43, 58, 61, 80, 86, 96, 109, 117, 129, 131, 150
	6, 17, 28, 36, 44, 59, 70, 71, 85, 91, 107, 119, 125, 140, 141
	9, 18, 22, 32, 49, 55, 69, 79, 81, 93, 107, 119, 129, 138, 144
	1, 17, 21, 31, 48, 56, 66, 75, 82, 100. 108, 111, 128, 138, 150
	10, 18, 23, 34, 45, 57, 65, 71, 85, 98, 106, 117, 121, 140, 142
	7, 11, 30, 35, 44, 52, 67, 80, 85, 92, 104, 116, 122, 131, 143
	8, 20, 29, 36, 50,54,65, 76, 87, 96, 103, 118, 125, 132, 148
	6, 14, 26, 39, 42, 53, 68, 77, 86, 94, 108, 114, 127, 133, 141
	4, 13, 27, 37, 43, 51, 62, 79, 88, 97, 102, 120, 128, 134, 147
	3, 12, 28, 33, 46, 60, 64, 7, 90, 91, 101, 116, 123, 138, 144
	8, 15, 25, 40, 41, 58, 61, 78,84, 99, 104, 111, 122, 135,m 147
	2, 19, 24, 38, 47, 59, 70, 74, 89, 95, 110, 112, 124, 137, 146
	1, 13, 28, 31, 44, 56, 67, 75, 87, 96, 102, 113, 128, 135, 144
	4, 14, 22, 38, 47, 57, 68, 73, 86, 95, 107, 112, 125, 134, 143
	10, 20, 30, 40, 46, 58, 69, 77, 90, 93, 106, 115, 127, 133, 141
	5, 15, 23, 37, 48, 59, 66, 74, 81, 100, 104, 119, 122, 139, 148
	6, 12, 25, 32, 42, 55, 64, 76, 82, 94, 101, 113, 126, 137, 142
	9, 16, 21, 36, 50, 53, 65, 72, 89, 92, 103, 114, 127, 132, 150
	7, 18, 24, 39, 41, 51, 63, 71, 88, 91, 109, 120, 121, 133, 146
	8, 11, 29, 35, 49, 59, 62, 78, 87, 97, 108, 115, 123, 131, 147
	3, 19, 26, 34, 43, 60, 61, 79, 83, 99, 107, 112, 130, 135, 141
	2, 17, 27, 33, 45, 58, 70, 80, 84, 98, 102, 116, 124, 140, 148

 

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: