Тема 3.6. Порядок и беспорядок в природе

Энтропия как количественная мера хаотичности. Принцип возраста­ния энтропии. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Роль фазовых переходов. Ближний и дальний порядок. Пара­метр порядка. Координационный и ориентационный порядки. Возникнове­ние дальнего порядка. Жидкие кристаллы. Кристаллическая решетка. Структурное упорядочение кристаллов. Понятие о магнитном порядке. Не­упорядоченные макросистемы.

Макросистемы вдали от равновесия. Открытые диссипативные сис­темы. Появление самоорганизации в открытых системах и превращение флуктуаций в макроскопические эффекты. Роль нелинейности. Понятие о бифуркациях. Идеи синергетики. Периодические химические реакции и биоритмы. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой при­роде.

Раздел 4. Электричество и магнетизм

Предмет классической электродинамики. Электрический заряд и его дискретность. Идея близкодействия. Границы применимости классической электродинамики.

Тема 4.1. Электростатика

Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип супер­позиции. Электрический диполь. Основные уравнения электростатики в вакууме. Поток и циркуляция электростатического поля. Работа электро­статического поля. Потенциал электростатического поля и его связь с на­пряженностью.

Плоский конденсатор с диэлектриком. Энергия диполя во внешнем электростатическом поле. Поляризация диэлектрика. Поляризационные заряды. Поляризованность. Электрическое смешение. Диэлектрическая проницаемость. Основные уравнения электростатики диэлектриков. Гра­ничные условия на поверхности раздела «диэлектрик-диэлектрик» и «проводник-диэлектрик». Плотность энергии электростатического поля в диэлектрике.

Идеальный проводник в электростатическом поле. Поверхностные заряды. Граничные условия на поверхности раздела «идеальный проводник - вакуум». Электростатическое поле в полости идеального проводника. Элек­тростатическая защита. Коэффициенты емкости и взаимной емкости про­водников. Конденсаторы. Емкость конденсаторов.

Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.

Тема 4.2. Постоянный электрический ток

Условия существования тока. Проводники и изоляторы. Разрядка конденсатора. Законы Ома и Джоуля-Ленца в локальной форме. Сторонние силы. ЭДС. Источники ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи и участка цепи, содержащего источник ЭДС. Закон сохранения энергии для замкнутой це­пи. Правила Кирхгофа.

Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недоста­точность классической электронной теории.

Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электри­ческий ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Электропровод­ность слабо ионизированных газов. Понятие о плазме. Плазменная частота. Электропроводность плазмы.

Форма и содержание итогового контроля

Формой итогового контроля является зачет, который осуществляется в виде тестирования, либо устного или письменного зачета по билетам, утверждённым заведующим кафедрой.

Вопросы к зачету

1. Траектория. Перемещение. Скорость. Скорость в декартовой системе координат.

2. Скорость. Скорость в полярной системе координат.

3. Скорость. Средняя скорость. Пройденный путь.

4. Ускорение. Ускорение в декартовой системе координат.

5. Ускорение. Ускорение в системе координат, связанной с движущейся точкой.

6. Угол поворота. Угловая скорость. Связь линейной и угловой скорости. Угловое ускорение.

7. Динамика материальной точки. Законы Ньютона.

8. Динамика твердого тела. Центр масс. Закон движения центра масс.

9. Работа в механике. Кинетическая и потенциальная энергии.

10. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной точки .

11. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси .

12. Момент силы, момент импульса, момент инерции. Кинетическая энергия вращающегося тела.

13. Законы сохранения (импульса, энергии, момента импульса).

14. Преобразования координат Галилея. Принцип относительности Галилея.

15. Постулаты Эйнштейна. Преобразования координат Лоренца.

16. Длина и промежуток времени в релятивистской механике.

17. Понятие одновременности в релятивистской механике.

18. Релятивистский закон сложения скоростей.

19. Основы релятивистской динамики.

20. Взаимосвязь массы и энергии в релятивистской механике.

21. Статистический и термодинамический методы исследования.

22. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

23. Среднеквадратичная скорость. Физический смысл термодинамической температуры.

24. Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по числам степеней свободы молекул.

25. Закон распределения молекул по скоростям (распределение Максвелла).

26. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

27. Внутренняя энергия. Теплота и работа в термодинамике.

28. Первое начало термодинамики и его применение к изохорическому процессу.

29. Первое начало термодинамики и его применение к изобарическому процессу. Физический смысл универсальной газовой постоянной.

30. Первое начало термодинамики и его применение к изотермическому процессу.

31. Первое начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу.

32. Эффективный диаметр. Средняя длина свободного пробега молекул. Время релаксации.

33. Явление диффузии. Закон Фика.

34. Явление теплопроводности. Закон Фурье.

35. Явление внутреннего трения.

36. Круговые процессы. К.П.Д. тепловой и холодильной машины.

37. Цикл Карно. К.П.Д. цикла Карно (вывод).

38. Первая и вторая теорема Карно. Термодинамическая шкала температур.

39. Приведенная теплота. Уравнение Клаузиуса.

40. Энтропия. Свойства энтропии.

41. Энтропия идеального газа.

42. Второе начало термодинамики.

43. Статистический смысл второго начала термодинамики.

44. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Поправки Ван-дер-Ваальса.