Категории:

Рабочая программа Молекулярная физика Специальность 010400 физика, направление 510400-физика

Поиск по сайту:


Скачать 92.73 Kb.
Дата31.03.2012
Размер92.73 Kb.
ТипРабочая программа
Содержание
Пояснительная записка
2.2. Краткое содержание разделов
Элементы теории вероятности
Элементы статистической теории идеальных газов.
Явления переноса в газах
Элементы термодинамики.
Реальные газы.
Жидкие растворы
Твёрдые тела.
Фазовые переходы
Тематическое планирование
Подобный материал:


ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


У Т В Е Р Ж Д А Ю

декан физического факультета


_________________проф.Сметанин Е.В.


"____" ________________ 2003 г.


Р А Б О Ч А Я П Р О Г Р А М М А


Молекулярная физика


Специальность 010400 – ФИЗИКА,

направление 510400-ФИЗИКА

Факультет физический

Курс 1 Семестр 2

Кафедра общей физики

Общая трудоемкость дисциплины: 293 час.

В том числе:

Лекции 46 час.

Практические занятия 80 час.

Лабораторные занятия 72 час.

Самостоятельная работа 95 час.


Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры


"_____"_____________2003г.


Заведующий кафедрой общей физики доц. Л.И. Минеев



  1. ^ Пояснительная записка


Молекулярная физика в классических университетах традиционно читается после механики, законы которой сформулированы в духе классического детерминизма. В связи с этим представляется необходимым, прежде всего, дать понятие больших физических систем, показать вероятностный характер их поведения и отметить, что окружающие нас физические системы, в подавляющем большинстве, представляют собой большие физические системы. Особенности поведения и сложность в описании состояния таких систем приводят к необходимости использования различных методов: молекулярной физики, статистической физики, термодинамики.


Вероятностный подход к описанию состояния больших физических систем требует включения в курс элементарных математических представлений о вероятности, различных способах определения среднего значения величин, дисперсии, флуктуациях.


В рассматриваемом курсе вводятся две важные для физики и трудно воспринимаемые величины температура и энтропия. Необходимо подчеркнуть статистический характер этих величин. Соответственно должны быть сформулированы и законы термодинамики. При формулировке законов термодинамики должно обратить внимание на понятия работы, количества тепла, внутренней энергии, которым в школьных учебниках не уделяется достаточного внимания. При математической записи законов термодинамики желательно не ограничиваться только закрытыми системами.


Курс молекулярной физики призван показать, что реальные физические явления и их описание с помощью моделей должны опираться на статистические подходы. В этом плане молекулярная физика является как бы основой для восприятия последующих разделов физики.


С целью стимулировать самостоятельную работу студентов на физическом факультете ИвГУ разработаны так называемые миникомплексы. Они включают программу-минимум (необходимые минимальные знания по молекулярной физике, чтобы получить удовлетворительную оценку), рабочую программу, сто задач для самостоятельного решения в течение семестра и график контроля самостоятельной работы студентов.


Неотъемлемой частью курса «Молекулярная физика» является физический практикум. Он позволяет экспериментально изучать основные закономерности, оценить порядки изучаемых величин, погрешности и достоверность полученных результатов.

II. Содержание учебного материала


2.1. Разделы курса


Раздел 1. Введение

Раздел 2. Элементы теории вероятности

Раздел 3. Элементы статистической теории идеальных газов

Раздел 4. Явления переноса в газах

Раздел 5. Элементы термодинамики

Раздел 6. Реальные газы

Раздел 7. Жидкости

Раздел 8. Жидкие растворы

Раздел 9. Твёрдые тела

Раздел 10. Фазовые переходы


^ 2.2. Краткое содержание разделов


Раздел 1. Введение. Физическая система. Состояние системы. Большие физические системы. Предмет молекулярной физики. Динамические и статистические физические системы. Необходимость статистического описания больших физических систем. Характерные особенности больших физических систем.


Раздел 2. ^ Элементы теории вероятности.  Понятие вероятности. Вероятность и физические законы. Свойства вероятностей. Сложение и умножение вероятностей. Средние значения случайных величин. Дисперсия. Флуктуации. Распределение случайных величин. Функция распределения.


Раздел 3. ^ Элементы статистической теории идеальных газов. Статистические ансамбли. Термодинамическая вероятность. Эргодическая гипотеза. Вычисление макросостояний по микросостояниям. Задача об определении числа молекул, находящихся в заданной части объёма (биноминальное распределение).

Модель идеального газа. Вычисление давления идеального газа (основное уравнение кинетической теории газов). Температура и её свойства. Термометры. Эмпирические шкалы температур. Абсолютная термодинамическая шкала температур. Международная практическая шкала температур. Нуль Кельвина. Об отрицательной термодинамической температуре. Уравнение Клапейрона – Менделеева. Законы идеального газа.

Броуновское движение. Теория Эйнштейна – Смолуховского. Опыты Перрена по определению числа Авогадро.

Распределение молекул по скоростям – распределение Максвелла. Экспериментальная проверка. Характерные скорости распределения. Распределение идеального газа в поле потенциальных сил – распределение Больцмана. Барометрическая формула. Экспериментальная проверка Распределение Максвелла – Больцмана. Атмосфера планет.

Раздел 4. ^ Явления переноса в газах. Неравновесные состояния. Феноменологическое описание явлений переноса: диффузии, теплопроводности, вязкости. Стационарные и нестационарные процессы переноса. Молекулярно-кинетическая трактовка явлений переноса. Длина свободного пробега молекул. Эффективное поперечное сечение. Вычисление и измерение коэффициентов диффузии, теплопроводности, вязкости. Явления переноса в разреженных газах. Методы получения и измерения вакуума. Отличительные особенности явлений переноса в твердых телах и жидкостях.


Раздел 5. ^ Элементы термодинамики. Метод термодинамики. Термодинамическое равновесие. Квазистатические и нестатические процессы. Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к рассмотрению изопроцессов в идеальном газе. Адиабатический и политропический процессы. Теплоёмкость газов. Недостатки классической теории теплоёмкости. Понятие о квантовой теории теплоёмкости газов.

Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно и его кпд. Формулировки второго начала термодинамики. Теоремы Карно. Неравенство Клаузиуса. Энтропия как функция состояния. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Закон возрастания энтропии. Энтропия и вероятность. Формула Больцмана. Статистический характер второго начала термодинамики. Границы применимости второго начала термодинамики.


Раздел 6. ^ Реальные газы. Молекулярные силы и отклонение поведения газов от идеальных. Уравнение Ван – дер – Вальса. Физический смысл постоянных в уравнении Ван – дер – Вальса. Критическое состояние. Закон соответственных состояний. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля – Томпсона. Сжижение газов. Современные методы получения низких температур. Свойства веществ при температуре близкой к 0 0 К.


Раздел 7. Жидкости. Особенности жидкого состояния. Молекулярная структура жидкостей. Функция радиального распределения. Ближний и дальний порядок. Молекулярное давление. Поверхностное натяжение. Условия равновесия на границе сред. Смачивание. Давление под искривлённой поверхностью. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Испарение жидкостей. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Давление насыщенных паров над искривлённой поверхностью. Кипение. Метастабильные состояния жидкости. Пузырьковые камеры.


Раздел 8. ^ Жидкие растворы. Жидкие растворы. Давление насыщенных паров над раствором (закон Рауля). Температура кипения растворов. Осмотическое давление.


Раздел 9^ . Твёрдые тел. Кристаллические и аморфные состояния. Кристаллы. Элементы симметрии кристаллов. Решётки Браве. Классификация кристаллов по их симметрии и роду частиц, из которых построен кристалл. Реальные кристаллы. Дефекты в кристаллах. Дислокации и их влияние на прочность.


Раздел 10. ^ Фазовые переходы. Фазовые переходы первого и второго рода. Испарение твёрдых тел. Диаграмма состояния. Тройная точка. Понятие о жидких кристаллах и их применении.


III. ^ Тематическое планирование




п/п

Наименование разделов

Всего

часов

Лекц.

Сем.

Лаб.

Самост.

работа

1

Введение

4

2







2

2

Элементы теории вероятности

14

2

6




6

3

Элементы статистической теории идеальных газов

69

12

30

8

19

4

Явления переноса в газах

49

6

10

16

17

5

Элементы термодинамики

55

8

18

12

17

6

Реальные газы

22

4

6




12

7

Жидкости

40

6

6

16

12

8

Жидкие растворы

4

2







2

9

Твёрдые тела

20

2

2

12

4

10

Фазовые переходы

16

2

2

8

4







293

46

80

72

95



IV. Формы промежуточного и итогового контроля


4.1. Контрольные работы – 1

4.2. Коллоквиум - 1

4.3. Проверка задач для самостоятельного решения в письменной форме и проверка понимания решения - в устной форме (4 блока по 25 задач в каждом блоке)

4.4. Проверка и обсуждение отчётов по лабораторному практикуму – индивидуально по каждой работе

4.5. Экзамен в устной форме


V. Учебно-методическое обеспечение


5.1. Рекомендуемая литература (основная)


А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика. М.; Наука, 1976.

Д. В. Сивухин. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. М.; Наука, 1975, 1990.

А. Н. Матвеев. Молекулярная физика. М.; Высшая школа, 1987.

В. Л. Гинзбург, Л. М. Левин, Д. В. Сивухин, И. А. Яковлев. Сборник задач по общему курсу физики. Термодинамика и молекулярная физика. (Под редакцией Д. В. Сивухина). М.; Наука. 1977, 1988.


5.2.Рекомендуемая литература (дополнительная)


Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс Феймановские лекции по физике. вып. 4. Кинетика. Теплота. Звук.М.; Мир, 1977.

Л. Д. Ландау, А. И. Ахиезер, Е. М. Лившиц. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. М.; Наука, 1965, 1969.

Ф. Рейф. Статистическая физика. Берклеевский курс физики. Т. 5. М,; Наука, 1972, 1986.


Составитель программы М. И. Давидзон


Скачать, 75.87kb.
Поиск по сайту:

Добавить текст на свой сайт


База данных защищена авторским правом ©ДуГендокс 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
наши контакты
DoGendocs.ru
Рейтинг@Mail.ru
Разработка сайта — Веб студия Адаманов