Молекулярная физика и термодинамика. Исаков А.Я.

Руководство по самостоятельной работе.

Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. - 343 с.

Программа изучения курса физики предусматривает самостоятельную работу студентов, которая заключается, в основном, в приобретении навыков практического использования физических законов при решении задач. Умение применять приобретенные физические знания является основной целью изучения любой дисциплины университетской образовательной программы, физика здесь не является исключением.

В разделах университетского курса физики, посвященных молекулярной физике и термодинамике, по сути, изучается движение на микроуровне, где характерные размеры и массы, движущихся объектов составляют примерно 10" 10 м и 10 ~27 кг. Столь малые размеры и массы движущихся объектов, а так же невообразимое количество одновременно движущихся объектов многие методы, развитые в рамках классической механики сделали малоэффективными или не применимыми вообще.

Молекулярная физика и термодинамика рассматривают макроскопические процессы, происходящие в телах, как следствие их структурного устройства. Молекулярная физика в основу своей методики исходит из представления об атомном и молекулярном строении вещества, а термодинамика, основываясь на аксиоматических методах, использует в своей основе экспериментальные факты, которые обобщены в виде специальных начал.

Эта книга, посвященная физическим основам законов теплового движения атомов и молекул, адресована всем тем, кто по роду своих занятий или из любопытства пытается разобраться в окружающих нас процессах. Развитые в пособии по самостоятельной работе теоретические и экспериментальные подходы могут оказаться полезными не толь ко при изучении курса физики студентами и курсантами очной и заочной форм обучения, но и при изучении целого ряда специальных дисциплин.

Формат: pdf

Размер: 17,4 Мб

Скачать: yandex.disk

Оглавление
1. Основы молекулярно-кинетической теории
1.1. Исторический экскурс 5
1.2. Вводные замечания 13
1.3. Атомы и молекулы 18
1.4. Примеры определения характеристик атомов и молекул 23
1.5. Температура 33
1.6. Основные положения молекулярно-кинетической теории 37
1.7. Основное уравнение кинетической теории газов 40
1.8. Примеры применения уравнений молекулярно-кинетической теории 44
2. Распределение молекул по скоростям и координатам
2.1. Закономерности в мире хаоса 63
2.2. Распределение молекул по скоростям 68
2.3. Особенные скорости молекул 72
2.4. Опытная проверка распределения Максвелла 75
2.5. Распределение молекул по координатам 77
2.6. Распределение Максвелла - Больцмана 79
2.7. Примеры определения скоростей и энергий молекул 80
3. Явления переноса в газах
3.1. Столкновение молекул 104
3.2. Диффузия 110
3.3. Внутреннее трение в газах 112
3.4. Теплопроводность 114
3.5. Теплопроводность газов 118
3.6. Уравнение теплопроводности 121
3.7. Выравнивание температур 124
3.8. Закон охлаждения Ньютона 126
3.9. Примеры явлений переноса 127
4. Первое начало термодинамики
4.1. Принцип эквивалентности 152
4.2. Первое начало термодинамики 157
4.3. Процессы изменения состояния 161
4.4. Термические коэффициенты 163
4.5. Теплоёмкость 166
4.6. Теплоёмкость в классической физике 168
4.7. Границы применимости классической теории теплоёмкости 170
4.8. Элементы квантовой теории теплоёмкости 172
4.9. Уравнение адиабаты идеального газа 179
4.10. Примеры применения первого начала термодинамики 180
5. Второе начало термодинамики
5.1. О тепловых машинах и Perpetuum mobile 205
5.2. Второе начало термодинамики 217
5.3. Термодинамическая шкала температур 222
5.4. Энтропия 225
5.5. Энтропия при изменениях состояния 230
5.6. Минимизация свободной энергии 231
5.7. Энтальпия 232
5.8. Энтропия и вероятность 233
5.9. Примеры применения второго начала термодинамики 235
6. Реальные газы
6.1. Отклонения от закона Бойля - Мариотта 249
6.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса 250
6.3. Примеры использования уравнения Ван-дер-Ваальса 253
7. Физика жидкого состояния
7.1. Вводные замечания 265
7.2. Термические коэффициенты 268
7.3. Поверхностное натяжение и капиллярные явления 271
7.4. Явления переноса в жидкостях 276
7.5. Фазовые равновесия и фазовые превращения 282
7.6. Давление под криволинейной поверхностью жидкости 285
7.7. Примеры на молекулярные и термодинамические явления в жидкостях 287
8. Кипение жидкостей
8.1. Вводные замечания 294
8.2. Термодинамика фазовых переходов 296
8.3. Температура и теплота кипения 300
8.4. Структурные особенности кипения 303
8.5. Теплообмен при кипении 304
8.6. Возникновение в жидкости конкурентной фазы 306
8.7. Термоакустический способ исследования процессов кипения 315
9. Термофизические свойства воды
9.1. Общие сведения 320
9.2. Свойства и аномалии воды 325
9.3. Твёрдая вода 335
9.4. Водные заботы человечества 339
Литература 343