Основы молекулярной физики и термодинамики

Термодинамический метод изучения макроскопических систем. Термодинамические параметры (объем, давление, температура). Равновесные состояния и процессы.

Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества и их опытное обоснование. Используемые понятия: масса молекулы, ее эффективный диаметр, скорость, импульс, длина пробега, энергия молекулы, концентрация молекул, число столкновений в единицу времени, масса вещества, количество вещества, плотность, распределение молекул по скоростям и энергиям.

Модель реального газа - идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Статистический смысл параметра “давление”. Связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул и температурой. Средняя квадратичная скорость. Уравнение Менделеева - Клапейрона и его частные случаи для изопроцессов. Понятие о классической статистике. Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Функция распределения. Экспериментальная проверка распределения Максвелла - опыт Штерна. Наиболее вероятная и средняя арифметическая скорости молекул.

Распределение Больцмана для частиц во внешнем силовом поле. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Компоненты и способы изменения внутренней энергии системы. Работа газа. Количество теплоты. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Теплоемкость (удельная и молярная) при постоянном давлении и постоянном объеме.

Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Идеальный цикл Карно и его КПД. Тепловые двигатели и холодильные машины. Второе начало термодинамики. Энтропия как функция состояния системы. Закон возрастания энтропии. Статистический смысл второго начала термодинамики и критика его идеалистического толкования.

Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости газа и границы ее применимости.

Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность и молекулярно-кинетическая трактовка этих явлений.

Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Фаза, понятие о фазовых переходах I и II рода. Критическая изотерма. Критическое состояние. Газ, пар (насыщенный и ненасыщенный). Внутренняя энергия реального газа.

Характеристика жидкого состояния вещества. Характер теплового движения в жидкостях. Поверхностный слой жидкости, поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Явление смачивания. Формула Лапласа. Капиллярные явления.

Особенности строения твердых тел. Модель структуры кристалла -кристаллическая решетка. Анизотропия физических свойств – основное свойство кристалла. Характер теплового движения в кристаллах. Дефекты структуры кристалла и их влияние на физические свойства. Поликристаллы. Аморфное состояние вещества. Полимеры. Виды деформаций. Механические свойства твердых тел: упругость, пластичность, прочность, хрупкость, твердость. Диаграмма растяжения. Тепловые свойства твердых тел: тепловое расширение, теплопроводность, теплоемкость. Закон Дюлонга и Пти.