Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика

Раздел 6. Уравнения состояния идеального газа

6.1. Предмет термодинамики и молекулярной физики. Тепловые явления. Термодинамический и молекулярно-кинетический способы изучения тепловых явлений.

6.2. Параметры состояния. Микро- и макросостояние системы. Равновесное и неравновесное состояние системы. Релаксация.

6.3. Процессы. Равновесный процесс. Квазистатический процесс. Циклический процесс. Обратимый и необратимый процесс. Диаграмма состояния. Примеры.

6.4. Масса и размеры молекул. Молекулярная масса газа. Моль вещества.

6.5. Экспериментальные газовые законы: Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона. Парциальное давление. Выполнимость газовых законов.

6.6. Уравнение состояния. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

6.7. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Уравнение Клаузиса. Уравнение Больцмана. Идеальный газ в представлении молекулярно-кинетической теории.

Раздел 7. Законы термодинамики

7.1. Число степеней свободы молекулы. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.

7.2. Теплота. Температура. Физический смысл. Абсолютная температурная шкала. Способы измерения температуры.

7.3. Работа газа при различных изопроцессах: изотермическом, изохорическом, изобарическом (вывод уравнений). Графическое представление работы.

7.4. Первое начало термодинамики (формулировка, физический смысл, практическое значение.). Эквивалентность теплоты и работы.

7.5. Применение первого начало термодинамики к различных изопроцессам.

7.6. Теплоемкость системы. Удельная и молярная теплоемкость. Теплоемкость газов при различных процессах. Связь с числом степеней свободы. Соотношение Майера. Зависимость теплоемкости от температуры.

7.7. Адиабатический процесс. Уравнение процесса. Показатель адиабаты. Изменение температуры газа при адиабатическом сжатии, расширении газа.

7.8. Политропические процессы. Показатель политропы. Значение показателя политропы для различных процессов.

7.9. Принцип действия тепловой и холодильной машины. Коэффициент полезного действия машин.

7.10. Цикл Карно. Идеальная машина Карно. Коэффициент полезного действия идеальной машины Карно. Теоремы Карно. Практическая значимость.

7.11. Второе начало термодинамики. Формулировки Кельвина и Клаузиса.

7.12. Энтропия системы. Свойства энтропии. Физический смысл энтропии. Направленность физических процессов и явлений природы.

7.13. Статистический смысл энтропии и второго начала термодинамики. Вероятность состояния системы. Уравнение Больцмана. Нарушения второго закона термодинамики.

7.14. Третье начало термодинамики. Теорема Нернста. Качественное доказательство третьего начала термодинамики. Практическая значимость.

Раздел 8. Реальные газы.

8.1. Реальные газы. Физические причины (качественные, количественные) отступления реальных газов от поведения идеального газа. Межмолекулярные силы взаимодействия.

8.2. Уравнение состояния реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Поправки Ван-дер-Ваальса. Другие уравнения состояния реального газа. Коэффициент сверхсжимаемости. Внутренняя энергия реального газа.

8.3. Изотермы реального газа. Опыты Эндрюса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Метастабильные состояния.

8.4. Сжижение газов. Температура инверсии. Эффект Джоуля-Томсона. Практическое применение эффекта Джоуля-Томсона.