Молекулярная физика и термодинамика (стр. 2 из 13)

Динамика материальной точки и тела, движущегося поступательно. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Сила, масса. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Импульс. Закон сохранения импульса.

Силы в механике. Виды сил в механике. Силы упругости. Силы трения. Силы тяжести. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле и его характеристики. Понятие об неинерциальных системах отсчета.

Работа. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии в механике.

Динамика вращательного движения твердого тела. Модель абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движения тела. Центр инерции (масс) твердого тела. Момент инерции. Момент импульса. Момент силы. Основной закон механики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращательного движения тела.

Релятивистская механика. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Границы применимости классической механики. Постулаты Эйнштейна. Принципы относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия, вытекающие из преобразований Лоренца (одновременность событий, сокращение длин и промежутков времени, релятивистский закон сложения скоростей). Релятивистская масса и импульс. Основной закон релятивистской динамики. Понятие энергии в релятивистской механике (энергия покоя, кинетическая, полная).Взаимосвязь массы и энергии.

2 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная

1 Савельев, И. В. Курс общей физики : учеб. пособие для студентов втузов в 3 т. / И. В. Савельев. – 3-е изд., испр. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – Т. 3 : Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц – 320 с.

2 Детлаф, А. А. Курс физики : учеб. пособие для втузов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М. : Высш. шк., 1989. – 608 с.

3 Трофимова, Т. И. Курс физики : учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1997. – 542 с.

4 Трофимова, Т. И. Сборник задач по курсу физики для втузов : учеб. пособие для вузов / Т. И. Трофимова. – 3-е изд. – М. : ОНИКС-21 век; Мир и Образование, 2005. – 383 с.

5 Чертов, А. Г. Задачник по физике : учеб. пособие для втузов / А. Г. Чертов, А. А. Воробьев. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1988. – 526 с.

Дополнительная

1 Ландсберг, Г. С. Оптика : учеб. пособие для студ. физ. спец. вузов / Г. С. Ландсберг. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 1976. – 926 с.

2 Волькенштейн, В. С. Сборник задач по общему курсу физики / В. С. Волькенштейн. – 11-е изд., перераб. – М. : Наука, 1985. – 381 с.

3 Савельев, И. В. Сборник задач и вопросов по общей физике : учеб. пособие / И. В. Савельев. – 2-е изд., перераб. – М. : Наука, 1988. – 288 с.

4 Чертов, А. Г. Физические величины: (Терминология, определения, обозначения, размерности, единицы) / А. Г. Чертов. – М. : Высш. шк., 1990. – 334 с.

5 Сена, Л. И. Единицы физических величин и их размерности : учеб. пособие для студ. вузов / Л. И. Сена. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 1977. – 335 с.

6 Яворский, Б. М. Справочник по физике / Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. – 3-е изд., испр. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. – 624 с.

7 Кухлинг, Х. Справочник по физике : [пер с нем.] / Х. Кухлинг ; под ред. Е. М. Лейкина. – М. : Мир, 1982. – 520 с.

8 Сборник задач по физике / под общ. ред. М. С. Цедрика. – 2-е изд., перераб. – Мн. : Выш. шк., 1976. – 320 с.

9 Физика: задания к практическим занятиям / под ред. Ж. П. Лагутиной. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мн. : Выш. шк., 1989. – 236 с.

10 Новодворская, Е. М. Методика проведения упражнений по физике во втузе / Е. М. Новодворская, Э. М. Дмитриева. – 3‑е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1981. – 318 с.

11 Иродов, И. Е. Задачи по общей физике : учеб. пособие / И. Е. Иродов. – 2-е изд., перераб. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.– 416 с.

12 Фирганг, Е. В. Руководство к решению задач по курсу общей физики : учеб. пособие для студ. втузов / Е. В. Фирганг. – М. : Высш. шк., 1978. – 351 с.

13 Козел, С. М. Сборник задач по физике : учеб. пособие / С. М. Козел, Э. И. Рашба, С. А. Славатинский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 304 с.

3 СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Количество однородного вещества (в молях)

,

где N – число молекул; N_А – постоянная Авогадро; m – масса; m – – молярная масса вещества.

Если система представляет собой смесь нескольких газов, то количество вещества системы

где n_i, N_i, m_i, m_i – соответственно количество вещества, число молекул, масса, молярная масса i-й компоненты смеси.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)

,

где р – давление; V – объем; m – масса; m – молярная масса газа; R – универсальная газовая постоянная; n – количество вещества; Т – термодинамическая температура.

Опытные газовые законы, являющиеся частными случаями уравнения состояния для изопроцессов:

а) Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс – Т = const, m = = const):

pV = const,

или для двух состояний газа:

р₁V₁ = p₂V₂;

б) закон Гей-Люссака (изобарный процесс – p = const, m = const):

;

в) закон Шарля (изохорный процесс – V =const, m = const):

;

г) объединённый газовый закон (m = const):

где р₁, V₁, Т₁ – давление, объём и температура газа в начальном состоянии; р₂, V₂, Т₂ – те же величины в конечном состоянии.

Закон Дальтона, определяющий давление смеси n идеальных газов,

p = p₁ + p₂ + ... + p_n,

где p_i– парциальное давление i-й компоненты смеси. Парциальным называется давление, которое производил бы этот газ, если бы только он один находился в сосуде, занятом смесью.

Молярная масса смеси n газов

,

где m_i и n_i – масса и количество вещества 1-го компонента смеси.

Концентрация молекул

где N – число молекул в системе; V – объем системы; r – плотность вещества; N_A – число Авогадро.

Формула справедлива для любого состояния вещества.

Зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

p = nkT,

где k – постоянная Больцмана.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов

,

где n – концентрация молекул; m₀ – масса одной молекулы; m – масса газа в объёме V; <v_кв> – средняя квадратичная скорость молекул; <e> – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул; Е – суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул.

Закон Максвелла распределения молекул идеального газа по скоростям

где f(v) – функция распределения молекул по скоростям, определяющая долю числа молекул, скорости которых лежат в интервале от v до v + dv.

Число молекул, относительные скорости которых заключены в пределах от u до u + du,

где u = v/v_в – относительная скорость, равная отношению скорости молекул v к наивероятнейшей скорости v_в; f(u) – функция распределения по относительным скоростям.

Распределение молекул по энергиям. Число молекул, энергии которых заключены в интервале от e до e + de,

где f(e) – функция распределения по энергиям.

Скорость молекул:

наиболее вероятная –

;

средняя квадратичная –

средняя арифметическая –

где m₀ – масса молекулы.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы

Средняя полная кинетическая энергия молекулы

,

где i – число степеней свободы молекулы.

Барометрическая формула

,

где р_h и р₀ - давление газа на высоте h и h₀.

Распределение Больцмана во внешнем потенциальном поле