Агрегатные состояния и фазовые переходы

Необходимо понять, в чем состоит отличие газов реальных от идеальных, при каких условиях уравнения для идеальных газов становятся неприменимыми для реальных газов. Студент должен знать, как получено уравнение Ван-дер-Ваальса для реальных газов, и дать физическое толкование изотермам, получающимся по этому уравнению, а также уяснить понятия "критическое состояние вещества", "критическая температура".

Следует выяснить вид зависимости внутренней энергии реального газа от температуры и объема.

Переходя к изучению свойств жидкости, надо обратить внимание на причины образования поверхностного слоя жидкости, на его структуру и на силы, которые в этом слое действуют. Необходимо чётко понимать явления.

Следует получить ясное представление о различиях в строении кристаллических и аморфных твердых тел и полимеров.

Наибольшее внимание следует уделить изучению механических свойств твёрдых тел, видов деформаций и закону Гука, а также изучению таких тепловых свойств, как теплоемкость, тепловое расширение, теплопроводность.

4. Электростатика

Исходным в этом разделе является понятие об электрических зарядах и электрическом поле, посредством которого осуществляется взаимодействие этих зарядов.

Вначале изучается электростатическое поле в вакууме. Основу количественных расчетов составляет закон Кулона, который нужно уметь сформулировать и пояснить. Попутно с ним ввести систему единиц СИ в электростатике. Следует усвоить физический смысл и уметь дать определение основных характеристик поля: напряженности и потенциала, а также разобраться в выводе формулы, связывающей эти величины, дать единицы их измерения. Обязательной является формулировка принципа суперпозиции полей.

О механизме поляризации диэлектриков достаточно иметь качественное представление.

Важно разобрать частный случай поля в однородном диэлектрике и уяснить физический смысл диэлектрической проницаемости. Далее определяется вектор электрического смещения посредством формулы , его поток через бесконечно малую площадку и замкнутую поверхность.

Важнейшее значение имеет теорема Гаусса. Её нужно уметь формулировать (без вывода) и применить к расчету полей, обладающих определенной симметрией (поле заряженной плоскости, шара, цилиндра).

После изучения вопроса об электростатическом поле в металлических проводниках вводится понятие электроемкости уединенного проводника, конденсатора и единица ее измерения (фарада).

Раздел завершается рассмотрением вопроса об энергии электростатического поля; здесь нужно обратить внимание, на то, что эта энергия может трактоваться и как потенциальная энергия взаимодействия зарядов, находящихся на проводнике, и как энергия, принадлежащая полю этих зарядов.

5. Постоянный электрический ток

Здесь прежде всего необходимо уяснить:

1) что условие стационарности тока, проводимости в металлическом проводнике (электрического тока): j=const (постоянство плотности тока во времени) выполняется только тогда, когда E=const (постоянство напряженности поля во времени во всех точках проводника),

2) что понимается под силой тока через какое-либо поперечное сечение проводника; при этом следует обратить внимание на то, что сила тока одинакова для всех сечений вследствие невозможности накапливания зарядов в каких-либо участках проводника.

При изучении классической электронной теории проводимости металлов следует усвоить основные положения теории и их опытные обоснования, понять метод вывода законов Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме, закон Видемана-Франца. Необходимо усвоить такие понятия, как разность потенциалов, ЭДС и напряжение, а также закон Ома и Джоуля-Ленца в интегральной форме. Важно понять затруднения и границы применимости классической электронной теории проводимости.

Далее изучаются явление термоэлектронной эмиссии, контактные явления, указываются области их применения на практике.

Следует разобраться в характере электропроводности газов.