Основы молекулярной физики и термодинамики

25. Статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический методы исследования макроскопических систем. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры. Равновесные и неравновесные состояния и процессы.

26. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа − уравнение Клапейрона-Менделеева.

27. Вывод основного уравнения молекулярно кинетической теории идеального газа. Молекулярно-кинетическое толкование температуры.

28. Распределение Максвелла молекул газа по величинам скоростей. Физический смысл функции распределения Максвелла по скоростям; ее графики при различных температурах и массах молекул газа. Наиболее вероятная, среднеарифметическая и среднеквадратичная скорости молекул. Функция распределения Максвелла по относительным скоростям. Функция распределения молекул по их кинетическим энергиям поступательного движения. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы. Экспериментальная проверка закона распределения молекул по скоростям − опыт Штерна.

29. Барометрическая формула. Распределение Больцмана молекул идеального газа по их потенциальным энергиям во внешнем силовом поле.

30. Внутренняя энергия идеального газа. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Средняя энергия молекулы идеального газа при данной температуре.

31. Работа, совершаемая газом при изменении его объема. Количество теплоты. Теплообмен и способы его осуществления. Формулировки первого начала термодинамики и его запись. Теплоемкость: удельная, молярная теплоемкости. Классическая теория теплоемкости газов и ее недостатки.

32. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам (к изохорному процессу идеального газа). Изменение внутренней энергии, количество теплоты, полученное идеальным газом, его работа и теплоемкость при изохорном процессе идеального газа.

33. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам (к изобарному процессу идеального газа). Изменение внутренней энергии, количество теплоты, полученное идеальным газом, его работа и теплоемкость при изобарном процессе идеального газа. Формула Майера. Физический смысл универсальной газовой постоянной.

34. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам (к изотермическому процессу идеального газа). Изменение внутренней энергии, количество теплоты, полученное идеальным газом, его работа и теплоемкость при изотермическом процессе идеального газа.

35. Применение I начала термодинамики к адиабатному процессу идеального газа. Изменение внутренней энергии и его работа при адиабатном процессе. Теплоемкость при адиабатном процессе. Показатель адиабаты. Уравнение Пуассона; уравнение адиабаты в T-V координатах.

36. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы). Работа газа при круговом процессе. Формулировки II начала термодинамики. Тепловая машина; к.п.д. тепловой машины. Холодильная машина; холодильный коэффициент.

37. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия тепловой машины, действующей по циклу Карно (теорема Карно). Приведенная теплота. Цикл Карно в T-S координатах. Доказательство теоремы Карно.

38. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Неравенство Клаузиуса. Термодинамическое тождество или второе начало термодинамики для равновесных процессов. Энтропия идеального газа. Вычисление изменения энтропии идеального газа при изохорном процессе, при изобарном и изотермическом процессах.

39. Термодинамическая вероятность состояния системы и ее связь с энтропией (формула Больцмана). Необратимые процессы. Статистический смысл II начала термодинамики. III начало термодинамики (теорема Нернста) и его следствия.

40. Реальные газы. Межмолекулярные силы взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл поправок Ван-дер-Ваальса.

41. Экспериментальные изотермы реальных газов и их сравнение с изотермами Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние, перегретая жидкость, пересыщенный пар. Понятие о фазовых переходах I и II рода.

42. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов.