1.2. Молекулярная физика и термодинамика

1. Динамические и статистические закономерности в физике. Статистический и термодинамический методы исследования. Макроскопическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеальных газов.

2. Термодинамические функции состояния. Уравнение состояния. Внутренняя энергия. Интенсивные и экстенсивные параметры. Модель идеального газа. Основное уравнение кинетической теории идеального газа. Давление в рамках этой теории. Молекулярно-кинетический смысл абсолютной температуры.

3. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная и постоянная Больцмана. Изопроцессы.

4. Основные газовые законы. Вывод уравнений газовых законов (изотермического и изобарического изохорического и закона Дальтона) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

5. Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение молекул /частиц/ по абсолютным значениям скорости. Распределение Максвелла.

6. Средняя кинетическая энергия частицы. Скорости теплового движения частиц: средняя квадратичная, средняя арифметическая и наивероятнейшая.

7. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

8. Внутренняя энергия и теплоемкости идеального газа. Теорема Больцмана о распределении энергии по степеням свободы.

9. Теплоемкость многоатомных газов. Ограниченность классической теории теплоемкостей.

10. Основные понятия термодинамики. Задачи термодинамики. Обратимые, необратимые и круговые процессы. Основное уравнение термодинамики идеального газа. Статистический смысл термодинамических потенциалов и температуры. Роль свободной энергии. Принцип Нернста и его следствия.

11. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах: изотермическому, изохорическому и изобарическому.

12. Первое начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу в идеальном газе.

13. Адиабатический процесс. Уравнения Пуассона для адиабатического процесса.

14. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно. Выводы.

15. Тепловые машины, работающие по циклическому принципу. КПД. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно.

16. Энтропия системы и её свойства. Статистическая трактовка энтропии. Определение изменения энтропии системы, совершающей изохорический и изобарический процессы.

17. Энтропия системы и её свойства Определение изменения энтропии системы, совершающей изохорический и изобарический процессы.

18. Второе начало термодинамики (перпетуум-мобиле 2-го рода). Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Третье начало термодинамики. Применения термодинамики. Термодинамика неравновесных процессов. Закон сохранения массы в термодинамике неравновесных процессов. Термодинамика неравновесных процессов. Закон сохранения импульса и энергии в термодинамике неравновесных процессов.

19. Реальные газы. Уравнение Ван дер Ваальса. Внутреннее давление и собственный объём молекул.

20. Реальные газы. Изотермы Ван дер Вальса. Критическая изотерма и критическая точка. Сжимаемость газов. Изотермы реальных газов. Фазы и фазовые превращения. Условия равновесия фаз. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые диаграммы. Метастабильные состояния. Тройная точка. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода.

21. Внутренняя энергия и теплоемкости реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

22. Понятие о физической кинетике. Теплопроводность в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент теплопроводности.

23. Понятие о физической кинетике. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент диффузии. Самодиффузия.

24. Понятие о физической кинетике. Вязкость газов и её температурная зависимость. Сдвиговая и объёмная вязкости Время релаксации.

25. Понятие о физической кинетике. Средняя длина свободного пробега молекул газа.

26. Строение и свойства жидкостей. Вязкость жидкостей и их сжимаемость. Температурная зависимость вязкости. Динамическая и кинематическая вязкости.

27. Общие свойства жидкостей и газов. Кинематическое описание движения жидкости. Идеальная и вязкая жидкости. Гидростатика несжимаемой жидкости. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

28. Гидродинамика вязкой жидкости. Силы внутреннего трения. Формулы Пуазейля и Стокса. Стационарное течение вязкой жидкости. Уравнение неразрывности.

29. Особенности поверхностного слоя жидкости. Поверхностное натяжение. Работа по преобразованию поверхности жидкости.

30. Смачивание и не смачивание. Физическая природа явления. Краевой угол.

31. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Примеры.

32. Капиллярность. Закон Жюрена. Практические выводы.

33. Идеально упругое тело. Свойства и строение твёрдых тел. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука. Пластические деформации. Предел прочности. Кристаллы. Анизотропия физических свойств. Дальний порядок. Физические типы кристаллических решеток. Закон Дюлонга и Пти. Тепловое расширение.

34. Жидкие кристаллы: сметики, нематики, холестерики. Строение, свойства и применение.

35. Магнитные жидкости. Строение, получение, свойства и основные применения.