Питання до іспиту модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка

Тема 2.1. Основи молекулярної фізики. Закони максвелла та больцмана

Лекція

Статистичний та термодинамічний методи дослідження. Термодинамічні параметри. Стан рівноваги. Ізобаричний, ізотермічний та ізохорний процеси.

Доведення основного рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів.

Середня кінетична енергія молекул, абсолютна температура.

Число ступенів вільності. Закон рівномірного розподілу енергії за степенями вільності молекул.

Закон Максвелла для розподілу молекул ідеального газу за швидкостями та енергіями теплового руху.

Барометрична сила. Закон Больцмана розподілу частинок у зовнішньому потенціальному полі.

Практичне заняття Завдання для самостійної роботи

1. Пояснити зв’язок абсолютної температури з температурою Цельсія.

2. Записати формули числа ступенів вільності молекул газу.

3. Записати закон рівномірного розподілу енергії за степенями вільності молекул.

4. Дати кількісну характеристику можливих видів руху молекули, увівши поняття

про кількість ступенів вільності молекул.

Запитання для самоперевірки

1. Які термодинамічні параметри характеризують стан газу?

2. Які ізопроцеси характеризують стан газу?

3. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газу.

4. Як визначити середню кінетичну енергію молекули?

5. В чому полягає суть досліджень Максвелла?

6. Формули Максвелла і Больцмана по розподілу молекул за швидкостями.

7. Що характеризує барометрична сила?

8. Як визначити довжину вільного пробігу молекул?

Література: 1, 13, 14.

Тема 2.2. Явища переносу. Основи термодинаміки Лекція

Явища переносу в термодинамічних неврівноважених системах. Середнє число співударів молекул. Довжина вільного пробігу молекул. Експериментальні закони дифузії, теплопровідності і внутрішнього тертя. Зворотні та незворотні процеси.

Робота газу при зміні його об’єму. Теплоємність, кількість теплоти. 2.2.6. Перший закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів та адіабатичного процесу. Коловий процес. Цикл Карно та його ККД для ідеального газу.

Двигун внутрішнього згорання та дизельний двигун. Другий закон термодинаміки. Ентропія.

Практичне заняття Розв’язування задач, використовуючи знання з тем 2.1., 2.2. № 5.2; 5.3; 5.6; 5.10; 5.38; 5.40, 5.78; 5.80; 5.81; 5.85 [15].

Мета: навчити студентів умінню застосовувати теоретичні знання до практичного розв’язку задач.

Завдання

1. Розв’язати задачі №5.11; 5.20; 5.26, 5.79; 5.82; 5.84 [15].

2. Межі застосування закону рівномірного розподілу енергії та поняття про квантування енергії. Енергія молекул поступальна, обертальна та коливальна.

3. Опрацювати теоретичний матеріал до застосування першого закону термодинаміки в адіабатичному процесі та ізопроцесах.

4. Записати формули роботи і кількості теплоти в ізопроцесах.

5. Дати визначення дифузії газів.

6. Визначення внутрішнього тертя газу чи рідини.

7. Дати поняття ентропії, формула ентропії.