1) Учёт собственного объёма молекул.
Наличие сил отталкивания, которые противодействуют проникновению в занятой молекулой объём других молекул, сводится к тому, что свободный объём в котором могут двигаться молекулы, будет не Vm, а (Vm - b), где b – объём, занимаемый самими молекулами. Объём b равен учетверённому собственному объёму молекул.
Vm – молярный объём.
видно, что для центров 2-х молекул (1 и 2) оказывается недоступными сферический объём, равный восьми объёмам молекул
(V ~ d3 → 23 = 8), что в расчёте на одну молекулу даёт 4.
2) Учёт притяжения молекул.
Действие сил притяжения между молекулами газа приводит
к появлению дополнительного давления на газ, называемого внутренним давлением. По расчётам Ван-дер-Ваальса внутреннее давление
где a – постоянная Ван-дер-Вальса, характеризующая силы молекулярного притяжения.
Вводя эти поправки получаем для 1 моля газа
уравнение
Ван-дер-Вальса.
для количества вещества ν
V = νVm
Эти уравнения приближенные, хотя и лучше согласуются с опытом (особенно для несильно сжатых газов), чем уравнение состояния идеального газа.
Тк – критическая температура.
При высоких Т эта изотерма отличается от изотермы идеального газа только некоторым искажением (монотонно спадает). При Т = Тк на изотерме появляется одна точка перегиба (критическая изотерма, Тк – критическая точка). Соответствующие Тк , давление Рк и объём Vk называется критическими.
V метастабильные состояния Резюме
-
уравнение
Клапейрона-Клаузиуса. -
для 1 моля газа
уравнение
Ван-дер-Вальса.
Оглавление
Л -1
Гл I. Физические основы механики.
§1.1.Предмет механики. Кинематика и динамика. Классическая механика. Квантовая механика.
Релятивистская механика. с.1
§1.2.Силы. c. 2
§1.3.Элементы кинематики с.2
§1.4.Пространство и время с.3
§1.5.Кинематическое описание движения.
Степени свободы с.3
§1.6.Вектор перемещения. Скорость. Ускорение. с.6
§1.7.Движение точки по окружности. Угловая скорость
и угловое ускорение. с.10
§1.8.Линейная скорость точки с.12
§1.9.Связь между угловыми и линейными
параметрами движения с.13
Пример с.14
Резюме с.14
Л-2
§1.10.Элементы динамики поступательного движения. Основная задача динамики. Понятие состояния в классической механике. Масса, импульс, сила. с.16
§1.11.Современная трактовка законов Ньютона.
Первый закон Ньютона и
понятие инерциальной системы отсчета с.16
§1.12.Второй закон Ньютона как
уравнение движения импульса с.17
§1.13.Третий закон Ньютона с.18
§1.14.Закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы с.18
§1.15.Реактивное движение.
Уравнение Мещерского с.21
Пример 1 с.22
Пример 2 с.23
§1.16.Преобразование скорости и ускорения
при переходе от одной системы отсчёта к другой с.24
Пример с.27
§1.17.Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции.
Основное уравнение динамики
в неинерциальной системе с.27
§1.18.Силы инерции с.28
§1.19.Особенности сил инерции с.29
§1.20.Принцип эквивалентности с.30
Резюме с.30
Л-3
§1.21.Закон сохранения энергии.
Работа и кинетическая энергия. Мощность с.32
§1.22.Связь между кинетическими энергиями в
различных системах отсчета с.34
§1.23.Энергия движения тела как целого с.34
§1.24.Потенциальная энергия с.34
Пример с.35
§1.25.Законы сохранения и симметрия пространства с.37
§1.26.Графическое представление энергии с.37
Пример с.38
Резюме с.38
Л-4
§1.27.Элементы механики твердого тела.
Уравнение движения и равновесия твердого
тела. Момент инерции тела относительно оси. Вращательный момент с.40
§1.28.Момент инерции диска. Теорема Штейнера с.41
§1.29.Момент силы с.42
§1.30.Работа при вращательном движении. Энергия вращающегося и катящегося тела. Основное уравнение динамики вращательного движения. с.43
§1.31.Закон сохранения момента импульса.
Момент импульса с.45
§1.32.Условия равновесия твердого тела с.47
Резюме с.48
Л-5
§1.33. Принцип относительности в механике.
Инерциальные системы отсчёта
и принцип относительности.
Преобразования Галилея с.50
§1.34.Постулаты специальной теории
относительности Преобразования Лоренца с.51
§1.35.Следствия из преобразований Лоренца с.53
Резюме с.55
Л-6
§1.36.Элементы релятивистской динамики.
Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы с.57
§1.37.Работа и энергия. Законы сохранения
энергии и импульса с.58
Резюме с.60
Л-7
§1.38.Механика колебаний и волн.
Кинематика гармонических колебаний с.61
§1.39. Векторные диаграммы с.63
§1.40.Комплексная форма представления колебаний с.63
§1.41.Сложение гармонических колебаний. с.64
§1.42.Биения с.65
§1.43.Кинетическая и потенциальная энергия при гармонических механических колебаниях с.66
Резюме с.67
Л-8
§1.44.Гармонический осциллятор.
Маятник, груз на пружине с.69
§1.45.Свободные и затухающие колебания с.71
§1.46.Вынужденные колебания осциллятора
под действием синусоидальной силы с.74
Резюме с.77
Л-9
§1.47.Волновые процессы. Волна.
Плоская синусоидальная волна с.79
§1.48.Эффект Доплера с.82
§1.49.Групповая скорость и её связь с
фазовой скоростью с.83
§1.50.Одномерное волновое уравнение с.85
Резюме с.86
Л-10
Глава II. Статистическая физика и термодинамика
§2.1.Динамические и статистические закономерности в физике. Статистический и термодинамический
методы с.87
§2.2.Макроскопические состояния. Тепловое движение.
Макроскопические параметры. с.87
§2.3.Уравнение состояния идеального газа с.88
§2.4.Давление газа с точки зрения
молекулярно-кинетической теории с.90
§2.5.Молекулярно-кинетический смысл температуры с.91
Резюме с.93
Л-11
§2.6. Статистические распределения.
Вероятность и флуктуации. с.94
§2.7.Скорости теплового движения частиц. Распределение частиц по абсолютным значениям скорости.
Распределение Максвелла с.95
§2.8.Средняя кинетическая энергия частицы с.97
§2.9.Распределение Больцмана с.98
Резюме с.99
Л-12
§2.10 Явления переноса. Понятие о физической кинетике.
Время релаксации с.101
§2.11.Эффективное сечение. Длина свободного пробега с.101
§2.12.Явления переноса с.103
§2.13.Теплопроводность с.103
§2.14.Диффузия с.104
§2.15.Внутреннее трение (вязкость) с.105
Резюме с.107
Л-13
§2.16.Основы термодинамики.
Обратимые и необратимые тепловые процессы с.109
§2.17.Работа газа при изменении объёма. с.109
§2.18.Эквивалентность теплоты и работы с.110
§2.19.Первое начало термодинамики с.111
§2.20.Теплоёмкость многоатомных газов с.111
§2.21.Применение первого начала термодинамики
к изопроцессам и к адиабатическому процессу с.114
§2.22.Работа в адиабатическом процессе с.117
§2.23.Энтропия с.120
§2.24.Изменение энтропии в изопроцессах с.121
§2.25.Связь энтропии с вероятностью состояния
системы. Принцип возрастания энтропии. с.122
§2.26.Свойства энтропии с.123
§2.27.Вычисление и применение энтропии с.124
§2.28.Цикл Карно с.126
Резюме с.127
Л-14
§2.29.Второе начало термодинамики с.129
§2.30.Цикл Карно. Максимальный
КПД тепловой машины с.130
Резюме с.132
Л-15
§2.31.Фазовые равновесия и фазовые превращения.
Фазы и фазовые превращения с.133
§2.32.Фазовые переходы I рода с.133
§2.33.Фазовые переходы II рода с.134
§2.34.Условия равновесия фаз. Фазовые диаграммы с.135
§2.35.Метастабильные состояния с.136
§2.36.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса с.138
Резюме с.141
Программа
1 семестр
Введение
Физика как наука. Наиболее общие понятия и теории. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в образовании. Общая структура и задачи курса физики. - 0,5 часа.
-
Физические основы механики
Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская классическая механика. Кинематика и динамика. Основные физические модели: материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда. - 0,5 часа.