- •1, Ньютонова форма уравн механики
- •3. Гамильтонова форма представления
- •2.Лагранжева форма уравн механики
- •11. Типы термодинамических систем и процессов. Первое начало термодинамики. Работа. Количество теплоты. Внутренняя энергия.
- •12. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса и Кельвина. Круговые процессы. Тепловые машины. Теоремы Карно.
- •13. Энтропия. Энтропия идеального газа. Закон возрастания энтропии. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста (третье начало термодинамики).
- •14.Термодинамические потенциалы закрытых и открытых термодинамических систем. Понятие обобщенных термодинамических координат и сил.
- •15. Статистические распределения (микроканоническое, каноческое и большое каноническое), их физический смысл и использование для нахождения термодинамических параметров.
- •16. Идеальный квантовый Ферми-газ. Распределение ферми-Дирака. Вырожденный электронный газ. Поверхность.
- •19. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Уравнения Клапейрона-Клаузиуса.
- •17. Идеальный квантовый Бозе-газ. Распределение Бозе-Эйнштейна. Квантовая статистика фотонов и фононов, их термодинамические величины и уравнения состояния.
- •18. Неидеальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •22. Электрический заряд. Закон Кулона. Электрическое поле. Потенциальность электрического поля
- •24. Стационарное магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Сила Лоренца.
- •23. Электрическое поле в проводниках и диэлектриках. Энергия электрического поля.
- •25. Вихревой характер магнитного поля. Энергия магнитного поля. Магнитные свойства вещества.
- •26. Электрический ток. Уравнение непрерывности. Законы постоянного тока. Проводимость различных сред. Критерий квазистационарности.
- •27. Электромагнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле и токи смещения
- •29. Основы специальной теории относительности.
- •30. Электромагнитные волны. Волновые уравнения и их решения. Плоская электромагнитная волна, её свойства и характеристики. Перенос энергии электромагнитными волнами.
- •20. Фазовые переходы первого и второго рода (поведения термодинамическое потенциалов и производных от них)
- •33. Интерференция света. Когерентность. Способы получения когерентных волн. Интерференция многих волн. Интерферометрия.
- •34. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракционная решётка. Физические основы голографии.
- •35. Поляризация света. Основные виды поляризации. Получение и преобразование поляризованного света. Поляризационные приборы
- •4)Призма Аренса.
- •37. Геометрическая оптика. Принцип Ферма. Центрированная оптическая система. Простейшие оптические приборы.
- •38. Принцип работы лазера и свойств лазерного излучения. Основы нелинейной оптики
- •39. Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоны. Фотоэффект. Опыты Франка-Герца. Волны де Бройля. Дифракция микрочастиц. Связь между корпускулярными и волновыми свойствами
- •21. Флуктуации термодинамических величин. Распределения Гаусса. Корреляции основных термодинамических величин.
- •40.Квантование энергии атомов. Постулаты Бора. Модель атома Бора.
- •41. Атом водорода. Волновые функции и уровни энергии. Квантовые числа.
- •43.Атом во внешних полях. Эффект Зеемана. Эффект Штарка.
- •42.Строение сложных атомов. Принцип Паули и электронные оболочки. Физическое объяснение периодического з-на.
- •36. Распространение света в среде. Дисперсия и поглощение. Рассеяние света.
- •45.Принцип суперпозиции состояний в кв.Мех. Решение уравнения Шредингера для линейного осциллятора
- •48. Интегралы движения в кв. Мех. Элементы теории представлений.
- •46.Принцип причинности в кв. Мех. Временное уравнение Шредингера. Стационарные состояния.
- •47.Одновременное определение физ. В-н. Соотношение неопределенностей.
- •49.Квант переходы.Вероятности переходов.
- •50.Уравнение Дирака.
- •51.Общая характеристика атомных ядер.
- •52.Энергия связи ядра.
- •53.Явление радиоактивности.
- •57. Стандартная модель
- •54.Ядерные реакции
- •56.Фундаментальные взаимодействия.
13. Энтропия. Энтропия идеального газа. Закон возрастания энтропии. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста (третье начало термодинамики).
Энтропия мера обесценивания энергии. Энтропия – мера беспорядка (хаоса) в т/д с-ме. Энтропия – число возможных микросост-й. все процессы в природе идут от менее вероятных к более вероятным. Энтропия мера вероятности сост-я т/д с-мы.
Так м/перейти к парадоксу , кот-й наз-тся тепловая смерть вселенной. Если предполож-ть, что вся Вселенная изолир-я с-ма, то энтропия д/ стремиться к макс-му. Но этого не происх-т. Почему? Попробуем получить з-н возр-ния энтропии. Выясним чему равно . S=kσ – энерг-кая энтропия [S]=[k]=Дж/к. Пусть есть 2а сост-я с-мы. С-мы переходит. Энтропия – вел-на дающая хар-ку вел-н потерь инф-ции при переходе от макроописаний к микроописаниям. Объёденим все 3 опред-ния и получим II начало т/д в энтропийной формулировке: все процессы, происход-щие в изолированных т/д с-мах идут с увилич-ем энтропии (т.е. увилич-ся вер-ть, т.е. наиб-е вероятное сост-е с т/д с-мы – это сост-е с наибольшим хаосом, при кот-й эн-гия полностью обесценивается. Если с-ма чётко нах-ся в главном квант-м сост-и, то её энтропия =0. Рассм-м кв-ю с-му в квазизам-м сост-и, когда E нах-тся в интервале E→E+δE. Посчитаем энтропию .есть равновесное тело сост-е, кот-го зад-тся 2мя макропараметрами T иV. Пусть V поддерж-ем const. Если T мен-тся, то теплоёмкость тела , т.к dE=TdS-pdV, dE=dQ. Что будет происходить с теплоёмкостью при понижении тем-ры до 0. Т.к. , то всё зависит от dE и того как внутр-я энергия ведёт себя при понижении T. Внутр-я энергия с умен-ем тем-ры тоже изм-тся за счёт уменьшения кин-кой эн-гии молекул. Т.е.тепловые дв-ния «вымораживаются» и при 0К остаются только потенц-я эн-гия сост-е с-мы при 0К наз-тся основным сост-ем. Эн-гия Е0 – энергия основного сост-я. Любое др-гое сост-е при Т>0К наз-тся возбуждённым сост-ем. Е – эн-гия возб-го сост-я. Помимо теплоёмкости , , где p и V это макропараметры хар-щие сост-е с-мы м/ввести ряд др-х макропараметров: ч-о ч-ц N, напряж-ть эл.п., напряж-ть магн-го поля, поэтому все они могут обозначаться одним символом a Можно ввести много других видов теплоёмкости отв-х за каждый макропараметр: при тем-ре стемящ-ся к 0 Сазав-т от энтропии, но S=S(T,a). Но при тем-ре →0, S→0. Что происходит при 0К мы точно сказать мы м/только постулировать, что различ-е теплоёмкости при пониж-итем-ры, → к одному и тому же пределу. Иначе: Th нернста: энтропия любой с-мы в основном сост-и не зависит ни от каких внеш. Параметров и одинакова для всех тел. Иначе . В основном предполагаем, что энтропия основного сост-я =0, но это не док-тся. Th Нернста часто формулир-тся как невозможность достиж-я абсолют-го 0.
14.Термодинамические потенциалы закрытых и открытых термодинамических систем. Понятие обобщенных термодинамических координат и сил.
Если λ внешнее поле, то все параметры внеш. поля можно объединить одним названием- λ-обобщённые сопряжённые координаты. Лi= - -обобщённая сопряжённая сила. dRi=Лidλi – работа над системой какой-то i-й сопряжённой силы Если над системой действуют многие поля, тогда изменение внутренней эн.dE=TdS-PdV+∑ Лidλi. Термодин. потенциал-функция состояния термодин.систем. Внутр.энергия dE=TdS-PdV-1-е нач.термод-ки.Соотношение Максвелла для потенциала внутренней энергии: .
Энтальпия (тепловая ф-ия) dH=TdS+VdP(H=E+PV).
Смысл: ф-ция теплосодержания в термодин. Системе:
.
Соотношение Максвелла:
Свободная энергия Гельмгольца dF=-SdT-PdV(F=E-TS). Смысл: -работа, кот.совер-т термод.сис-ма идёт за счёт уменьшения её свободн.энергии Гел-ца при изотерм.процессе.
Соотношение Максвелла:
Свободн. энергия Гиббса dG=-SdT+VdP(G=F+PV). Смысл: -работа сил немеханическ.природы идёт на увеличение потен-ла Гиббса термодин.сис-мы при изотерма-изобарных процессах.Соотношение Максвелла: .Зная любой такой термодин. потен-л можем найти из него любой другой потен-л.
Термодин. пот-лы открытых термодин. систем:
N-число частиц,μ-хим.потенциал, μdN-хим.работа,кот.совершается над сис-ой при изменении числа частиц в ней на dN(диффузия).
dE=TdS-PdV+μdN; dH=TdS+VdP+ μdN; dF=-SdT-PdV+ μdN; dG=-SdT+VdP+ μdN
Удел. энтропия: . Удел. объём: . Удел. внутренняя энергия: . Приращение потенциала Гибса:
Открытая сис-ма-сис-ма в кот.число частиц меняется.N-играет роль обобщённых сопряжённых координат,μ-сопряжён.обобщён.силы,кот.появляются в ответ на изменение частиц.Зная зависимость каждого термод.потен-ла от числа частиц можно опред-ть хим. потен-л при различных внеш. параметрах.