“СЕГРИС”

Институт информационных технологий

Санкт-Петербург 2005г

Конспект лекций по физике

Раздел 2 Молекулярная физика и термодинамика

Д.Н. Пафомов

Санкт-Петербург 2011 г.

Оглавление

Молекулярная физика 1

и термодинамика 1

Основы молекулярно-кинетической теории. 5

Термодинамика 5

Основы молекулярно-кинетической теории. 6

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Сила и энергия взаимодействия молекул. Шкалы измерения температуры 6

Сила и энергия взаимодействия молекул 7

Идеальный газ. Давление газа. 9

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа 9

Зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме. 12

Температура как мера средней кинетической энергии движения молекул 12

Уравнение Клапейрона - Менделеева. 14

Закон Дальтона 14

Изопроцессы и их графики 16

Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скорости и энергии теплового движения 22

Барометрическая формула. Распределение Больцмана 24

Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса 26

Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. 27

Критическое состояние вещества 27

Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул 30

Основы термодинамики 35

Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы 35

Изменение внутренней энергии тела в процессе теплообмена и совершения работы. Уравнение теплового баланса 36

Уравнение теплового баланса 37

Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс 38

Работа газа. Круговой процесс. КПД кругового процесса Работа газа при изменении объема 43

Принцип действия тепловой машины. Цикл Карно 46

КПД тепловой машины 46

Необратимые процессы. Понятие о втором начале термодинамики 48

Явления переноса в термодинамически неравновесных системах 50

Агрегатные состояния вещества и фазовые переходы 55

Свойства паров. Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха. 56

Парообразование 56

Влажность воздуха. Точка росы. Способы определения влажности 56

Приборы для определения влажности воздуха 57

Кипение. 58

Характеристика жидкого состояния вещества. 60

Молекулярное давление поверхностного слоя жидкости 60

Энергия поверхностного слоя жидкости. 61

Поверхностное натяжение 62

Смачивание 62

Мениск 63

Капиллярность 63

Кристаллическое состояние вещества. Типы связей в кристаллах, виды кристаллических структур 65

Полиморфизм 67

Применение кристаллов 67

Жидкие кристаллы 68

Механические свойства твердых тел 68

Закон Гука. Модуль упругости 70

Диаграмма растяжения твердого тела 71

Тепловое расширение твердых тел. 72

Плавление и кристаллизация. Диаграмма фазовых состояний 73

А н н о т а ц и я

Настоящий конспект лекций разработан на факультете среднего профессионального образования Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики, рассмотрен предметно-цикловой комиссией естественнонаучных дисциплин и рекомендован для использования в учебном процессе факультета.

Конспект лекций по молекулярной физике и термодинамике предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, закончивших не менее 9 классов общеобразовательной школы. В конспекте рассмотрены следующие темы: основы молекулярно-кинетической теории газа, основы термодинамики, а также агрегатные состояния вещества и фазовые переходы. Полнота изложения близка к требованиям программы теоретического минимума по физике СПбГУ ИТМО.