федеральное агентство по рыболовству

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«мурманский государственный технический университет»

В.С.Гнатюк, Н.Н.Морозов

Опорный конспект лекций по механике, молекулярной физике и термодинамике

Допущено Учёным советом МГТУ

в качестве учебного пособия по дисциплине «Физика»

для студентов-бакалавров технических направлений и специальностей

Мурманск – 2001

Составители – Виктор Степанович Гнатюк, д.ф.н., профессор кафедры физики Мурманского государственного технического университета, Николай Николаевич Морозов, д.т.н., профессор, зав. кафедрой физики Мурманского государственного технического университета.

Учебное пособие рассмотрено и одобрено Учёным советом МГТУ

«____» ___________ 2014 г., протокол № _____.

Рецензенты:

УДК 531 + 539.19 + 536 (075.8)

ББК 22.2 + 22.36 + 22.317 я 73

Г 56

Мурманский государственный технический университет, 2014

Оглавление

Стр.

Предисловие ………………………………………….………………..…………… 3

Часть I. Механика 4

1. Предмет механики 4

2. Механическое движение. Основные понятия механики 4

3. Кинематика 5

   1. Основные понятия кинематики 6

   2. Скорость 10

   3. Ускорение 13

   4. Поступательное движение твёрдого тела 21

   5. Понятие о степенях свободы 22

   6. Кинематика вращательного движения 23

4. Динамика 26

   1. Предмет динамики 26

   2. Масса. Инерция 26

   3. Сила 27

   4. Импульс. Закон сохранения импульса 35

   5. Законы Ньютона 39

   6. Энергия 43

   7. Динамика вращательного движения 59

5. Механический (классический) принцип относительности

(принцип относительности Галилея) 72

6. Неинерциальные системы отсчёта

Часть II. Молекулярная физика и термодинамика 81

I. Молекулярная физика

1.1. Предмет молекулярной физики 81

1.2. Внесистемные единицы измерения величин в микрофизике 81

1.3. Основные положения молекулярно-кинетической теории

строения вещества 82

1.4. Число степеней свободы молекул 84

1.5. Термодинамическая система. Термодинамическое состояние

и процесс 85

1.6. Статистический метод в молекулярной физике 86

1.7. Количество вещества. Масса молекул 87

1.8. Идеальный газ 89

1.9.Зкон равномерного распределения энергии по степеням

свободы молекул 90

1.10. Закон Максвелла о распределении молекул идеального

газа по скоростям. 90

1.11. Основное уравнение молекулярно – кинетической

теории (уравнение Клаузиуса) 96

1.12. Уравнение Менделеева – Клапейрона 98

1.13. Барометрическая формула. Распределение Больцмана 99

1.14. Средняя длина свободного пробега молекул 101

II. Термодинамика 103

2.1. Термодинамический метод 103

2.2. Внутренняя энергия 103

2.3. Обратимые и необратимые процессы 105

2.4. Работа расширения идеального газа. Графическое

изображение работы 106

2.5. Круговые процессы (циклы) 107

2.6. Первое начало термодинамики 108

2.7. Полная энергия. Закон сохранения полной энергии 110

2.8. Теплоёмкость 110

2.9. Применение первого начала термодинамики к

изопроцессам идеального газа 113

2.10. Применение первого закона термодинамики к

адиабатному процессу 115

2.11. Термический КПД для кругового процесса 117

2.12. Тепловые двигатели 117

2.13. Цикл Карно 121

2.14. Второе начало термодинамики 123

2.15. Энтропия 125

2.16. Статистическая интерпретация второго начала

термодинамики 131

Предисловие

Учебное пособие предназначено для курсантов и студентов всех специальностей МГТУ.

Цель данного учебного пособия – помочь курсантам и студентам при изучении теоретического курса механики, молекулярной физики и термодинамики.

Основной материал пособия набран обычным шрифтом, материал вспомогательного, информационного характера – более мелким шрифтом.

В конце к4аждого раздела приводятся контрольные вопросы для самопроверки, а также разобраны примеры решения некоторых задач.

Содержание пособия в основном соответствует требованиям ГОС ВПО по физике для студентов-бакалавров технических направлений и специальностей.