2.4. Динамика и кинематика абсолютно твердого тела

Твердое тело как система частиц. Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движение абсолютно твердого тела. Основные кинематические характеристики вращательного движения и их связь с линейными кинематическими характеристиками. Центр инерции (масс) и его движение.

Момент силы. Момент инерции. Теорема Штейнера. Момент импульса.  Основной закон динамики вращательного  движения. Закон сохранения момента  импульса системы тел.

Работа сил  при вращательном движении. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Полная кинетическая энергия твердого тела.

3. Элементы теории относительности

Преобразование  координат Галилея. Правило сложения скоростей в классической механике. Механический принцип относительности. Независимость массы от скорости в классической механике.

Экспериментальные основы теории относительности  Эйнштейна (опыты Майкельсона – Морли). Основные положения специальной теории относительности (постулаты Эйнштейна).

Преобразования  Лоренца. Принцип соответствия Бора. Следствия из преобразований Лоренца. Закон сложения скоростей в теории относительности.

Масса и сила в релятивистской механике. Второй закон  Ньютона  в релятивистской механике. Пространство Минковского.

Кинетическая энергия в теории относительности. Закон  пропорциональности массы и энергии.

 

4. Молекулярная физика и термодинамика

Статистический и термодинамический  методы изучения макроскопических тел.

4.1. Элементы классической статистики Максвелла-Больцмана

Термодинамические параметры (давление, температура, объем).

Основные задачи и положения  классической статистики. Идеальный  газ. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная, среднеквадратическая и среднестатистическая скорости молекул. Опыт Штерна. Распределение молекул идеального газа по энергиям. Статистическое толкование температуры. Постоянная Больцмана.

Основное уравнение  молекулярно-кинетической теории. Уравнение  Менделеева - Клапейрона. Закон Дальтона.

Идеальный газ  в поле тяготения. Барометрическая  формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Распределение Максвелла-Больцмана для молекул идеального газа.

4.2. Основные законы термодинамики

Степени свободы  молекул. Распределение энергии  по степеням свободы. Внутренняя энергия  идеального газа.

Работа и теплота  как  две  формы обмена энергией между термодинамическими системами. Первое начало термодинамики для круговых и некруговых процессов. Теплоемкость в термодинамике. Полная, молярная и удельная теплоемкости. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости газов. Анализ изопроцессов в идеальном газе с использованием первого начала термодинамики.

Адиабатически замкнутая система. Уравнение Пуассона.

Обратимые и необратимые  процессы. Термодинамическая вероятность. Энтропия, ее статистическое определение. Изменение энтропии при обратимом изотермическом процессе. Приведенная теплота процесса. Феноменологическое определение энтропии. Расчет энтропии для обратимых и необратимых процессов. Второе начало термодинамики. Статистический смысл второго начала термодинамики. Границы его применимости. Применение второго начала термодинамики к анализу работы тепловых машин и процессов в идеальном газе. Цикл Карно идеальной тепловой машины. КПД тепловой машины. Обращенный цикл Карно.

Уравнение состояния  реального газа. Теоретические и экспериментальные изотермы реального газа. Критическое состояние. Эффект Джоуля-Томсона.