Предмет молекулярной физикии 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 распределениеи его предельные случаив 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 теорияи 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 равнораспределенииэнергии по степеням свободыи 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 подходк 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
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 функциии 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 первогои 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
Номер
модуля
Номер
занятия
тема занятия
номера
задач
[11]
Основы теории вероятностей и молекулярной статистики
А: 1.1−1.5
С: 1.1−1.4
Средние значения физических величин и их флуктуации
А:2.1−2.4
С:2.1−2.4
Биномиальное распределение
А:3.1−3.5
С:3.1−3.4
Третья неделя: последний срок распределения вариантов индивидуальных
контрольных заданий (ИКЗ)
Распределение Максвелла
А:4.1−4.7
С:4.1−4.5
Распределение Больцмана
А: 5.1−5.4
С: 5.1 −5.4
Равнораспределение энергии по степеням свободы
А:6.1−6.4
С:6.1−6.4
Аудиторная контрольная работа по темам семинаров 4,5,6
Седьмая неделя: последний срок защиты ИКЗ и домашних задач первого модуля
Введение в термодинамику. Внутренняя энергия. Работа. Теплота
А:8.1−8.4
С:8.1−8.4
Первое начало термодинамики. Теплоёмкость. Процессы в газах
А:9.1−9.4
С:9.1−9.4
Циклические процессы. Тепловые машины и их эффективность
А:10.1−10.7
С:10.1−10.4
Второе начало термодинамики
А:11.1−11.4
С:11.1−11.4
Одиннадцатая неделя:начало сдачи ИКЗ второго модуля
Термодинамические функции. Условия равновесия
А:12.1−.12.4
С:12.1−12.4
Контрольная работа
Тринадцатая неделя: последний срок защиты ИКЗ второго модуля
Реальные газы
А:14.1−14.4
С:14.1−14.4
Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Эффект Джоуля-Томсона
А:15.1−15.4
С:15.1−15.4
Фазовые переходы первого рода
А:16.1−16.4
С:16.1−16.4
Явления переноса
А:17.1 −17.4
С:17.1−17.2
Явления переноса
А:17.5−17.6
С:17.3−17.6
Восемнадцатая неделя:последний срок сдачи ИКЗтретьего модуля
