36. Квантовый гармонический осциллятор. Влияние параметров потенциальной ямы на квантование энергии. Туннельный эффект.

Стационарные состояния квантового осциллятора определяются уравнением Шредингера вида =0

Туннельный эффект - квантовое явление, при котором микрообъект может пройти сквозь потенциальный барьер.

Туннельное прохождение сквозь потенциальный барьер лежит в основе многих явлений физики твердого тела (например, явления в контактном слое на границе двух полупроводников), атомной и ядерной физики (например, а-распад, протекание термоядерных реакций).

37. Статистический метод исследования. Вывод уравнения молекулярно-кинетической теории газов для давления. Средняя кинетическая энергия молекул.

Молекулярная физика — раздел физики, в котором изучаются строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Статистический метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц (скорости, энергии и т.д.).

38. Внутренняя энергия идеального газа. Классический идеальный газ. Число степеней свободы. Молекулярно кинетическое толкование абсолютной температуры. Закон равномерного распределения кинетической энергии по степеням свободы. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеального газа. Понятие о квантовании энергии вращения и колебаний молекул.

Идеальный газ:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

<E_i> = i·k·T, где i — сумма числа поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы: i = i_поступ + i_вращат + 2·i_колеб.

Температура — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Для статистической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная — кТ, а на каждую колебательную степень свободы — в среднем энергия, равная кТ.

39. Закон Максвелла для распределения частиц идеального газа по скоростям и энергии теплового движения. Физический смысл функции распределения. Характеристические скорости.

Распределение частиц в газе по скоростям имеет вид:

.

Конкретный вид функции зависит от рода газа (от массы молекулы) и от параметра состояния(от температуры Т).

40. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем силовом поле. Барометрическая формула.

Распределение Больцмана представляет собой отношение числа частиц, обладающих определенной потенциальной энергией, или, что то же самое, находящихся в некоторой точке силового поля, к полному числу частиц в газе.

при постоянной температуре плотность газа больше там, где меньше потенциальная энергия его молекул.

Формула позволяет найти атмосферное давление в зависимости от высоты или, измерив давление, найти высоту.

41. Явления переноса. Средняя длина свободного пробега. Эффективный диаметр. Среднее число столкновений. Вакуум.

Минимальное расстояние, на которое сближаются при столкновении центры двух молекул, называется эффективным диаметром молекулы.

В термодинамически неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос энергии, массы, импульса.

Вакуумом называется состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега сравнима или больше характерного линейного размера сосуда, в котором газ находится.

42. Молекулярно-кинетическая теория диффузии.

Явление диффузии заключается в том, что происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел; диффузия сводится к обмену масс частиц этих тел, возникает и продолжается, пока существует градиент плотности.

43. Молекулярно кинетическая теория теплопроводности.

Если в одной области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул,

т.е., иными словами, выравнивание температур.

Перенос энергии в форме теплоты подчиняется закону Фурье:

- плотность теплового потока, - коэф. теплопроводности,-градиент температуры.

44. Молекулярно кинетическая теория вязкости.

Механизм возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями, заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, движущегося медленнее — увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению слоя, движущегося медленнее.

- плотность потока импульса, - градиент скорости.

45. Первое начало термодинамики. Тепловое и адиабатическое взаимодействия. Температура. Работа при изменении объема идеального газа. Теплоемкость.

dQ = dE + dA = dE + PdV

Теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.

При тепловом взаимодействии обмен энергией осуществляется без изменения внешних параметров системы.

При адиабатическом взаимодействии система не обменивается тепловой энергией и все внешние параметры изменяются.

Удельная теплоемкость вещества — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К: [Дж/(кг*К)].

Молярная теплоемкость — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: [Джоуль/(моль*К)].