2. Учебно-тематический план

№	Название раздела	Лк (час)	Лабораторный практикум		Практические занятия
			Натурный эксперимент	Вычислительный эксперимент
1.	Введение	1	-	-	-
2.	Основы равновесной термодинамики	14	12	4	14
3.	Основы неравновесной термодинамики	8	12	-	4
4.	Статистическая физика и ее применение к идеальному газу. Явления переноса в газах	16	16	-	16
5.	Реальные газы и жидкости	10	12	4	14
6.	Твердые тела	5	8	-	6

3. Содержание курса

Введение. Краткий исторический обзор. Предмет молекулярной физики и термодинамики. Термодинамический и статистический подход к изучению макроскопических свойств.

Основы равновесной термодинамики. Температура. Термодинамическое равновесие. Эмпирические температурные шкалы. Методы измерения температуры. Давление. Методы измерения давления. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.

Макроскопическая работа. Внутренняя энергия как функция состояния системы. Теплообмен. Количество теплоты. Математическая формулировка 1 начала термодинамики.

Теплоемкость. Внутренняя энергия идеального газа. Закон Джоуля. Уравнение Роберта-Майера. Вывод уравнения адиабатического процесса, политропический процесс и ее уравнение.

Общие замечания о 1 и 2 началах термодинамики. Различные формулировки основного постулата, выражающего 2 начало термодинамики.

Обратимые и необратимые процессы. Равновесные состояния. Необратимость и вероятность. Цикл Карно и теорема Карно.

Свободная энергия. Неравенство Клаузиуса. Энтропия. Некоторые термодинамические соотношения. Зависимость внутренней энергии от объема. Закон возрастания энтропии. Второе начало термодинамики. Физический смысл энтропии. Энтропия и вероятность, энтропия и беспорядок. Третье начало термодинамики.

Основы неровновесной термодинамики. Локальное равновесие. Производство энтропии. Термодинамические потоки и силы. Кинетические коэффициенты. Явления переноса. Соотношение взаимности Онзагера. Критерий эволюции для открытых систем. Диссипативные структуры. Процессы самоорганизации.

Статистическая физика и ее применение к идеальному газу. Основы молекулярно-кинетической теории. Модель идеального газа. Давление идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Основные уравнения молекулярно-кинетической теории .Температура как мера средней энергии хаотичного движения молекул. Молекулярно-кинетический вывод уравнения состояния идеального газа.

Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Классическая теория теплоемкости и ее недостатки.

Барометрическая формула. Закон Больцмана. Распределение молекул по скоростям, распределение по компонентам скоростей. Распределение Максвелла.

Среднеарифметическая, среднеквадратичная и наивероятнейшая скорости молекул в идеальном газе. Флуктуации. Движение броуновской частицы. Формула Эйнштейна для броуновской частицы.

Явление переноса в газах. Столкновение молекул. Сечение рассеяния. Среднее число столкновений в единицу времени и средняя длина свободного пробега молекул. Обобщенное уравнение переноса. Диффузия. Вывод формулы для коэффициента диффузии. Теплопроводность. Внутреннее трение. Вывод формулы для коэффициентов внутреннего трения и теплопроводности. Теплопроводность и внутреннее трение при низком давлении. Вакуум. Экспериментальные методы получения низкого давления. Методы измерения низких давлений.

Реальные газы и жидкости. Молекулярные силы и отклонения от законов идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Вае-дер-Ваальса. Изотермы реального газа. Правило Максвелла. Свойства веществ в критическом состоянии. Определение критических параметров. Приведенное уравнение состояния. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов и получение низких температур.

Свойства жидкого состояния. Строение жидкости. Вязкости жидкостей. Поверхностное натяжение. Термодинамика поверхностного натяжения. Формула Лапласа. Смачивание и капиллярные явления. Давление насыщенных паров над мениском.

Фазы и фазовые превращения. Условия равновесия фаз. Диаграмма равновесия жидкости и пара. Уравнение Клаузиуса-Клайперона.

Общие сведения о растворах. Растворимость тел. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Дальний порядок в кристаллах. Анизотропия кристаллов. Поликристаллические тела. Элементы симметрии. Кристаллические решетки.

Механические свойства твердых тел. Упругость, пластичность и прочность твердых тел. Дефекты в кристаллах.

Тепловые свойства твердых тел. Характер теплового движения атомов и молекул в кристаллической решетке. Тепловые расширения. Плавление и кристаллизация. Теплота плавления. Аморфные тела как переохлажденные жидкости. Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фазы. Тройная точка. Твердые растворы, жидкие металлы. Классическая теория теплоемкости твердых тел (закон Дюлонги-Пти). Квантовая теория теплоемкости по Эйнштейну, по Дебаю. Понятие фотонов. Теплопроводность диэлектрических кристаллов. Теплоемкость металлических кристаллов. Теплопроводность в металлах.