Семінар17. Контрольна робота – 2 год.

Завдання для самостійної роботи

· Доведення теореми про рівнорозподіл енергії по ступенях вільності молекул.

· Довести, що розподіли Пуассона та Гаусса – частинні випадки біноміального розподілу.

· Здатність реальних газів до стискання. Ортометрична крива.

· Теплоємність твердих тіл. Теорія Дебая.

· Фазові перетворення в гелії. Переохолоджені краплі гелію – новий метод матричної ізоляції при дослідженнях міжмолекулярних взаємодій.

Контрольні запитання та завдання (можуть бути до кожної теми, але можуть бути і до змістового модуля в цілому)

1. Предмет та методи молекулярної фізики. Короткий історичний екскурс. Попередні відомості про різні стани речовини. Властивості ідеального газу. Рівняння Менделєєва-Клапейрона.

2. Кінетична теорія механічних та термічних властивостей розріджених газів. Метод моделей в сучасній фізиці. Розподіл молекул ідеального газу за швидкостями та кінетичними енергіями. Розподіл Максвелла. Дослід Штерна.

3. Розріджений газ в зовнішньому потенціальному полі. Розподіл Больцмана. Абсолютна температура як параметр розподілу Максвелла - Больцмана. Досліди Перрена по визначенню числа Авогадро.

4. Канонічний ансамбль. Розподіл Гіббса. Обчислення середніх значень фізичних величин. Статистична сума. Виведення розподілу Максвелла із використанням розподілу Гіббса.

5. Виведення розподілу Больцмана із використанням розподілу Гіббса. Теорема про рівнорозподіл енергії по ступенях вільності молекул.

6. Основні експериментальні дані про теплоємності Сp та Сv розрідженого одно - та двоатомного газу. Межі застосування теореми про рівнорозподіл енергії по ступенях вільності. Залежність С=С(Т).

7. Основи термодинаміки. Термодинамічні системи та їх стани. Термодинамічні процеси. Адіабатний процес. Рівняння адіабати. Політропний процес. Рівняння політропи.

8. Робота в термодинамічних процесах. Теплота. Досліди Джоуля. Внутрішня енергія термодинамічної системи. Перший принцип термодинаміки.

9. Перший принцип термодинаміки та найпростіші термодинамічні процеси. Ентропія. Зміна ентропії при ізотермічному процесі в ідеальному газі. Формула Больцмана.

10. Циклічні процеси. Цикл Карно. Теплові машини. Коефіцієнт корисної дії теплових машин. Теплові машини, що працюють за оберненим циклом. Ефективність таких теплових машин. Другий принцип термодинаміки. 1-ша теорема Карно. Термодинамічна шкала температур.

11. 2-га теорема Карно. Нерівність Клаузіуса. Розповсюдження нерівності Клаузіуса на довільний термодинамічний цикл. Зміна ентропії в ізольованих термодинамічних системах. Вільна енергія термодинамічної системи.

12. Термодинамічні потенціали. Незалежні параметри стану термодинамічної системи та їх кількість. Співвідношення Максвелла для оборотних термодинамічних процесів в замкнених системах.

13. Критерії стійкості станів термодинамічних систем. Напрямок необоротних термодинамічних процесів в ізольованих термодинамічних системах. Теорема Нернста (третій принцип термодинаміки).

14. Флуктуації. Ергодична гіпотеза. Флуктуації в ідеальному газі. Біноміальний розподіл. Розподіл Пуассона та Гаусса як частинні випадки біноміального розподілу. Межі чутливості вимірювальних приладів.

15. Явища переносу в газах. Кінематичні параметри молекулярного руху. Довжина вільного пробігу. Поперечний переріз молекулярних зіткнень. Моделі твердих сфер та Сезерленда. Теплопровідність, внутрішнє тертя та дифузія в газах.

16. Принцип локальної рівноваги. Ультрарозріджений газ та його теплопровідність. Ефузія в розріджених газах. Пересічні явища переносу. Термодифузія. Елементи термодинаміки незворотних процесів.

17. Реальні гази. Рівняння стану реальних газів та їх аналіз. Критичний стан. Здатність реального газу до стискання. Рівняння Камерлінг-Оннеса. Ортометрична крива.

18. Внутрішня енергія Ван-дер-Ваальсового газу. Явище Джоуля-Томсона. Зрідження газів. Сучасні методи одержання низьких температур. Розповсюдження звуку в газах. Моделі потенціалів сил міжмолекулярної взаємодії.

19. Поділ кристалів за типами міжчастинкової взаємодії. Гармонічна модель кристалу. Теорії теплоємності кристалів (Дюлонг-Пті, Ейнштейн, Дебай).

20. Кристалічний та аморфний стани речовини. Елементи симетрії кристалів. Модель ідеального кристалу. Решітка Браве. Кристалічні класи та сингонії. Індекси Міллера.

21. Ангармонічна модель кристалу. Точкові дефекти. Дифузія в кристалах. Дислокації. Теплопровідність твердих тіл. Закон Відемана-Франца. Поняття про будову та властивості полімерів.

22. Рідкий стан речовини. Сучасні уявлення про будову рідин. Поверхневий натяг в рідинах. Термодинаміка поверхневого натягу. Поверхнево-активні речовини.

23. Явища на контакті рідини з різними тілами. Адсорбція. Змочувальність. Тиск під вигнутою поверхнею рідини. Формула Лапласа. Капілярність. Рідкі кристали.

24. Фазові перетворення. Фазові перетворення 1-го роду в індивідуальних речовинах. Умови фазової рівноваги. Рівняння Клапейрона-Клаузіса. Діаграми станів чистих речовин.

25. Фазові перетворення 2-роду.Співвідношення Еренфеста. Діаграма станів та фізичні властивості ізотопів гелія.

26. Суміші та розчини. Концентрація розчинів. Механізм розчинення. Пружність насиченої пари над ідеальним розчином. Закони Рауля та Генрі. Температура кипіння розчинів. Розчинність речовин. Залежність розчинності від температури та тиску. Осмотичні явища.

27. Діаграми випаровування, кристалізації, возгонки та змішування двохкомпонентних систем. Правило фаз Гіббса. Діаграми станів бінарних сумішей. Ректифікація. Азеотропні суміші. Евтектичні суміші