Молекулярная физика и
термодинамика, физический факультет МГУ
2012/2013 учебный год,
весенний семестр
Первый поток
П.Ю. Боков, доцент
кафедры общей физики, к.ф.-м.н.
|
Лекция |
Основные
материалы |
Дополнительные
материалы |
|
Лекция 1.
Предмет молекулярной физики. Основные положения МКТ. Статистический подход к
описанию молекулярных явлений. Понятие о статистических закономерностях.
Основные понятия теории вероятностей |
||
|
Лекция 2. Идеальный газ. Равновесное пространственное распределение частиц идеального газа. Флуктуации плотности идеального газа. Распределение Бернулли |
||
|
Лекция 3. Предельные случаи биномиального распределения. Распределения Пуассона и Гаусса. Примеры их применения |
||
|
Лекция 4. Понятие равновесного состояния и температуры. Нулевое начало термодинамики. Принципы конструирования термометра. Термометрическое тело и термометрическая величина. Эмпирическая шкала температур. Идеально-газовая шкала температур. Основное уравнение МКТ идеального газа. Уравнение Клапейрона-Менделеева. |
||
|
Лекция 5. Распределение
молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла. Принцип детального
равновесия. Наивероятнейшая, средняя и среднеквадратичная скорости молекул.
Распределение молекул по компонентам скоростей. |
|
|
|
Лекция 6.
Идеальный газ во внешнем потенциальном поле. Распределение Больцмана.
Барометрическая формула. Опыты, подтверждающие распределения Максвелла и
Больцмана. Опыты Перрена по определению числа
Авогадро. Распределение Максвелла - Больцмана. Распределение Гиббса |
|
|
|
Лекция 7. Теорема о равномерном распределении кинетической
энергии по степеням свободы. Броуновское движение. Формула Эйнштейна. |
|
Работа Эйнштейна (1905): |
|
Лекция 8. Кинетические
характеристики молекул идеального газа. Средняя длина свободного пробега.
Среднее время бесстолкновительного движения.
Средняя частота соударений. Эффективное сечение взаимодействия. Потенциал Леннарда-Джонса. Движение молекул в газах, жидкостях,
твердых телах. |
|
|
|
Лекция 9.
Явления переноса. Диффузия. Закон Фика. Внутреннее
трение (вязкость). Закон Ньютона-Стокса. Теплопроводность. Закон Фурье.
Коэффициенты явлений переноса. |
|
|
|
Лекция 10.
Нестационарные явления переноса. Теплопроводность и диффузия. Времена
релаксации. |
|
|
|
Лекция 11.
Термодинамический подход. Термодинамическое равновесие. Процесс и состояние.
Квазистатические процессы. Обратимые и необратимые процессы. Первое начало
термодинамики и его применение к описанию процессов в идеальном газе.
Теплоемкость идеального газа. |
|
|
|
Лекция 12. Политропический
процесс. Модели теплоемкости твердого тела. |
|
|
|
Лекция 13. Техническая
термодинамика. Циклические процессы. Тепловая машина. КПД тепловой машины.
Идеальная тепловая машина. КПД идеальной тепловой машины. |
||
|
Лекция 14. Второе
начало термодинамики. Эквивалентность формулировок. Теоремы Карно. Понятие об
энтропии. Формула Больцмана. Энтропия идеального газа. Понятие о
самоорганизации. |
|
|
|
Лекция 15. Термодинамические
потенциалы. Фазовые переходы и их классификация. Фазовые переходы первого
рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Скрытая
теплота перехода. Тройная точка. Фазовые переходы второго рода. |
Термодинамический
квадрат (проф. В.И. Николаев) |
|
|
Лекция 16.
Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа
Ван-дер-Ваальса. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса. Метастабильные состояния.
Критические параметры. |
||
|
Лекция 17. Эффект
Джоуля-Томсона. Инверсия. Методы получения низких температур. Третье начало
термодинамики. Свойства жидкости.
Поверхностные явления. Смачивание и несмачивание.
Формула Лапласа. Капиллярные эффекты. |
|
|
|
Лекция 18. Строение
твердых тел. Аморфные и кристаллические тела. Симметрия в кристаллах. Решетки
Браве. Индексы Миллера. |
|