Часть 2

Основы молекулярной физики и термодинамики

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Вывод уравнения молекулярно-кинетической теории идеальных газов для давления и его сравнение с уравнением Клапейрона-Менделеева. Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование термодинамический температуры. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу идеального газа. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкостей идеальных газов и ее ограниченность.

Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Среднее число столкновений и средняя длина пробега молекул. Время релаксации. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений.

Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его к.п.д. для идеального газа. Второе начало термодинамики. Независимость к.п.д. цикла Карно от природы рабочего тела. Энтропия. Энтропия идеального газа.

Отступление от законов идеальных газов. Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Эффективный диаметр молекул. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Внутренняя энергия реального газа. Особенности жидкого и твердого состояний вещества.

Электростатика

Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные характеристики электрического поля – напряженность и потенциал. Напряженность как градиент потенциала. Расчет электростатических полей методом суперпозиции. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Остроградского-Гаусса к расчету поля. Электрическое поле в веществе. Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Типы диэлектриков. Электронная и ориентационная поляризации. Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость веществ. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость среды. Вычисление напряженности поля в диэлектрике. Сегнетоэлектрики.

Проводники в электрическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Электроемкость уединенного проводника. Взаимная емкость двух проводников. Конденсаторы. Энергия заряженных проводника, конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

1. За время изучения курса общей физики студент-заочник должен представить три контрольных работы.

2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблицам вариантов (С 37, 70), а номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки.

3. Контрольные работы нужно выполнять в школьной тетради, на обложке которой привести сведения по следующему образцу:

Контрольная работа №1

студента (1,2) курса ФЗО, специальность

Ф. И. О.

Шифр

4. Условия задач в контрольной работе переписать полностью без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах тетради оставлять поля.

5. В конце контрольной работы указать, каким учебником или учебным пособием Вы пользовались при изучении физики (название учебника, автор, год издания).

6. Если контрольная работа не зачтена, студент обязан представить ее повторно, включив в нее те задачи, решения которых оказались неверными. Повторную работу необходимо представить вместе с незачтенной.

7. Зачтенные контрольные работы предъявляются экзаменатору. Студент должен быть готов во время экзамена дать пояснения по существу решения задач, входящих в контрольные работы.

8. Решения задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями; в тех случаях, когда это возможно, дать чертеж.

9. Решить задачу в общем виде, то есть выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин.

10. После получения расчетной формулы для проверки правильности ее следует подставить в правую часть формулы вместо символов величин обозначения единиц этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, задача решена неверно.

11. Числовые значения величин при подстановке их в расчетную формулу следует выражать только в единицах СИ. В виде исключения допускается выражать в любых, но одинаковых единицах числовые значения однородных величин, стоящих в числителе и знаменателе дроби и имеющих одинаковые степени.

12. При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 8420 надо записать 8,42∙10³, вместо 0,00527 записать 5,27∙10 ^-3 и так далее.

13. Вычисления по расчетной формуле надо проводить с соблюдением правил приближенных вычислений.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Трофимова Т.И. Курс физики /Т.И.Трофимова. – М: Изд-во Высшая школа, 2002.-542с.

2. Детлаф А.А. Курс физики /А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. – М: Изд-во Высшая школа, 2000. -608с.

3. Грабовский Р.И. Курс физики /Р.И.Грабовский. – М: Изд-во Высшая школа, 2000. -607с.

4. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики /Т.И.Трофимова, З.Г.Павлова. – М: Изд-во Высшая школа, 2002.-591с.

5. Физика: теория и технология решения задач (под общей редакцией В.А.Яковенко), - Минск: НТООО «Тетра Системс», 2003. -560с.

6. Волькинштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики /В.С.Волькинштейн. –М:Изд-во Наука, 1998.-385с.

7. Чертов А.Г. Задачник по физике /А.Г.Чертов, А.А.Воробьев. – М: Высшая школа, 2000.-469с.