Молекулярная физика и термодинамика. 8.Молекулярная физика. Статистический и термодинамический методы.

8. Молекулярная физика. Статистический и термодинамический методы.

Функции распределения молекул по скоростям. Свойства функции распределения. Закон распределения Максвелла. Наиболее вероятная, средняя арифметическая, средняя квадратичная скорости. Молекулярный смысл давления, температуры, внутренней энергии газа. Применение распределения Максвелла для вычисления давления идеального газа на стенки сосуда.

Среднее число соударений молекулы, средняя длина свободного пробега.

Понятие числа степеней свободы молекулы. Теорема о равном распределении энергии по степеням свободы. Абсолютная температура как мера средней энергии движения молекул.

Основное уравнение молекулярно – кинетической теории газов и следствия из него (уравнение состояния идеального газа, законы для изопроцессов, законы Авагадро и Дальтона).

Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле.

9. Явления переноса. Общее уравнение переноса. Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности, динамической вязкости и самодиффузии идеального газа. Зависимость коэффициентов от состояния газа.

10. Термодинамика. Основные термодинамические параметры: внутренняя энергия, теплота, работа. Равновесные процессы. I начало термодинамики. Адиабатический, политропический процессы. Теплоемкость идеального газа. Вычисление работы и теплоты в различных изопроцессах.

Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые двигатели. Цикл Карно.

Теорема Карно. Приведенная теплота для цикла Карно и цикла произвольной формы. Неравенство Клаузиуса. Понятие термодинамической вероятности. Энтропия, ее статистическое и термодинамическое истолкование. II начало термодинамики, границы его применимости.

Раздел: «Электричество и магнетизм»

1. Электростатика. Электрические заряды, их свойства. Закон сохранения, закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность поля E точечного заряда и системы зарядов. Принцип суперпозиции. Силовые линии электрического поля.

Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Циркуляция вектора E. Условие потенциальности электростатического поля (теорема о циркуляции E).

Потенциал электростатического поля j, разность потенциалов D j. Связь E и j. Методы расчета j и D j.

Потенциал и напряженность поля диполя. Поведение диполя во внешнем поле (однородном и неоднородном). Поле системы зарядов на больших расстояниях от нее.

Поток вектора E через поверхность. Теоремы Остроградского – Гаусса и Стокса для напряженности электростатического поля в интегральной и дифференциальной форме.

Расчет электростатических полей с помощью теоремы Гаусса (поле заряженной сферы; объемно заряженного шара; бесконечного цилиндра, заряженного с поверхностной и объемной плотностью; бесконечной однородно заряженной плоскости; двух равномерно заряженных плоскостей).

Уравнение Пуассона.

2. Проводники в электростатическом поле. Состояние электрического равновесия. Свойства проводников в состоянии равновесия.

Электроемкость уединенного проводника. Взаимная электрическая емкость. Конденсаторы. Расчет емкости плоского, сферического и цилиндрического конденсаторов.

Энергия системы точечных неподвижных зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника, конденсатора. Сила притяжения между пластинами плоского конденсатора.

Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

3. Электрическое поле в диэлектриках. Классификация диэлектриков. Электронная и ориентационная поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Связь между вектором поляризации и объемной плотностью связанных зарядов.

Вектор электрического смещения D. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Теорема Гаусса для вектора D в интегральной и дифференциальной форме.

Условия на границе раздела двух изотропных диэлектриков. Преломление линий E и D. Условия на границе проводник – диэлектрик. Связанный заряд у поверхности проводника. Поле в однородном диэлектрике. Работа при поляризации диэлектрика.

4. Электрический ток в металлах. Сила тока, плотность тока. Уравнение непрерывности – математическое выражение закона сохранения электрического заряда в интегральной и дифференциальной форме. Сторонние силы. ЭДС источника. Закон Ома в локальной и интегральной форме для однородного и неоднородного участка цепи. Сопротивление проводника.

Закон Джоуля – Ленца в локальной и интегральной форме.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Магнитное поле. Опыты Эрстеда и Ампера. Вектор магнитной индукции. Графическое изображение магнитного поля. Магнитное поле равномерно движущегося заряда, участка проводника с током (закон Био – Савара – Лапласа).

Сравнение сил магнитного и электрического взаимодействия движущихся зарядов. Принцип суперпозиции. Применение закона Био – Савара – Лапласа для расчета магнитного поля прямого тока, поля на оси кругового тока.

Литература издательства " Лань" (по курсу общей физики), к которой все студенты имеют доступ с университетских компьютеров. Дома эти книги можно читать, зарегистрировавшись заранее в университете. Для этого нужно зайти на сайт ЮУрГУ, затем выбрать

Quot; Библиотека". https://lib.susu.ac.ru Затем нажать справа на эмблему издательства " Лань". Мы переходим на сайт издательства, можем читать книги и зарегистрироваться.