- •2.1. Рабочая программа курса «Молекулярная физика» Модуль 1. Основы молекулярной статистики
- •1. Предмет молекулярной физики и ее методы 0,06 (2 ч).
- •3. Распределение Максвелла и Больцмана 0,17 (6 ч).
- •4. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы и её приложения 0,06 (2 ч).
- •Модуль 2. Основы термодинамики
- •2.2. Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Справочная литература
- •Самостоятельная работа студентов
- •5. Семинарские занятия
- •5.1.План семинарских занятий
- •Индивидуальные контрольные задания по молекулярной физике Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант9
- •Вариант 10
- •Коллоквиум № 1
- •3.5. Экзамен
- •Экзаменационные вопросы
- •Положение о молекулярном банкротстве
2.2. Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы Основная литература
Иродов И.Е. Задачи по общей физике. / И.Е.Иродов. М.: Бином, 2001.
Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы./ И.Е.Иродов.- 2-е изд., дополн. -М.: Лаб. Баз. Знаний, 2001.
Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию./ Н.Кобаяси. – Пер. с японск. - М: Бином, Лаб.знаний, 2007.
Матвеев А.Н. Молекулярная физика: Учеб. для физ. спец. вузов./ А.Н.Матвеев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1987.
Сборник задач по общему курсу физики. В 5 кн. Кн.2. Термодинамика и молекулярная физика / Под ред. Д.В.Сивухина. – 5-е изд., стер. – М.: Физматлит; Лань,2006.
Сивухин Д.В. Общий курс физики, Т.2. / Д.В.Сивухин. М.: Физматлит., 2005.
Дополнительная литература
Базаров И.П. Термодинамика: Учебн. для вузов/ И.П.Базаров. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991.
Булкин П.С., Попова И.И. Общий физический практикум. Молекулярная физика./ П.С.Булкин., И.И. Попова. М.: Изд-во МГУ, 1988.
Гершензон Е.М. и др. Молекулярная физика: Учеб. пособие для студ. высш. пед. Учеб. заведений./ Е.М.Гершензон, Н.Н.Малов, А.Н.Мансуров. – М.: Издательский центр «Академия», 2000.
Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. / В.Е.Гмурман.- 9-е изд., стер. – М.: Высш. Шк., 2003.
Золотов.О.А., Москвич О.И. Общая физика. Молекулярная физика. Практикум по семинарским занятиям: учеб.пособие / О.И. Москвич, О.А.Золотов.- СФУ; Красноярск, 2008.
Кальоти Дж. От восприятия к мысли. / Дж.Кальоти. М.: Мир, 1998.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / С.Х.Карпенков. - 8-е изд., испр.–М.:Анод.Проект, 2004. - 640с.
Кубо Р. Термодинамика. / Р.Кубо. М.: Мир, 1970.
Москвич О.И. Общая физика. Молекулярная физика. Курс лекций: Метод. пособие /О.И.Москвич. – СФУ; Красноярск, 2008.
Общая физика. Молекулярная физика. Общий физический практикум: учеб. пособие / Под ред. О.И.Москвич.- СФУ; Красноярск, 2008.
Рейф Ф. Статистическая физика: Учеб. руковод. : Берклеев. курс физики, Т.5. / Ф.Рейф. - 3- е изд., испр., -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986.
Фейнман Р. и др. Фейнмановские лекции по физике. Вып.2./ Р.Фейнман и др., М.: Мир, 1977.
Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. / П.Эткинс. М.: Мир, 1987.
Справочная литература
Кухлинг Х. Справочник по физике./ Х.Кухлинг. М., Мир, 1983.
Физические величины. Справочник. / Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.
Физический энциклопедический словарь (в 5 томах). / Под. Ред. А.М.Прохорова. М., Сов. Энциклопедия, 1984.
Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. / Б.М.Яворский, А.А.Детлаф.М.: Наука, 1963.
Самостоятельная работа студентов
Таблица1
Номер лекции |
Тема лекции |
Рекоменду-емая литература |
Учебный материал для самостоятельного изучения |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Предмет молекулярной физики и её методы
5. Принципы организации статистического и термодинамического методов изучения макросистем
|
4
3,9,4
4,9
12,7
4,7
|
1.Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа [3,9] |
2 |
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 4 |
|
3 |
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
|
4
17
4 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
Распределение Максвелла 1. Распределение энергии в статической системе 2. Вывод распределения Максвелла 3. Плотность вероятности и характерные скорости распределения Максвелла
|
4,17 4
4,2 |
1.Метод статистической суммы [4,11] |
|
4. Распределение Максвелла по компонентам скорости 5. Экспериментальная проверка распределения Максвелла
|
4,6
4,6,9 |
|
5 |
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 4 4,6 |
3.Вывод уравнения эффузии [4,11] 4.Измерение давления [4,8,22] 5.Измерение температуры [4,8,22] |
6 |
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
4
4
6 4,6
2 |
|
7 |
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
22
6,(4)
4,6
6,2 |
|
8 |
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 6 7,4
4
7 |
|
9 |
Первое начало термодинамики 1. Первое начало термодинамики 2. Теплоёмкость 3. Политропические процессы в идеальном газе 4. Тепловые машины и их эффективность |
4,6 4
4,2 4 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
10 |
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
4 |
2.Построение термодинамической шкалы температур [6,9] 3.Метод циклов [6,7] |
11 |
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
|
|
12 |
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
|
|
13 |
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
6 6
6 |
1.Элементы симметрии твёрдых тел [4] |
14 |
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
|
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 |
15 |
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] |
16 |
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
4
6 |
|
17 |
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 |
|
18 |
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 13 |
|