vchilka.in.ua 1

ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ З МОЛЕКУЛЯРНОЇ ФІЗИКИ

1. Предмет і методи термодинаміки і молекулярної фізики.

2. Молекулярна будова речовини та теплова форма руху.

3. Основні поняття термодинаміки (термодинамічна система; параметри стану та параметри процесу; зовнішні та внутрішні параметри; внутрішня енергія; робота та теплота).

4. Термодинамічна рівновага тіла.

5. Загальний та нульовий принципи термодинаміки.

6. Поняття температури. Термометрія.

7. Ідеально-газова шкала температур.

8. Рівняння стану в загальному випадку.

9. Рівняння стану ідеального газу.

10. Квазістатичні процеси. Графічне зображення квазістатичних процесів.

11. Термодинамічні співвідношення для квазістатичних процесів (застосування теореми про добуток часткових похідних; коефіцієнт теплового розширення; термічний коефіцієнт тиску; модуль всебічного стиснення).

12. Макроскопічна робота.

13. Перший принцип термодинаміки. Поняття ентальпії.

14. Термодинамічні ступені свободи. Прості та складні системи.

16. Узагальнені термодинамічні координати та потенціали. Кількість взаємодії.

16. Перший принцип термодинаміки для складних систем. Закон Гесса.

17. Тепловий ефект реакції.

18. Зворотні та незворотні процеси. Колові процеси (цикли).

19. Теплоємність.

20. Співвідношення Роберта Майєра (доведення).

21. Рівняння адіабати для ідеального газу.

22. Швидкість розповсюдження звуку в газах.

23. Теплова машина.

25. Постулати Клаузіуса та Томпсона-Планка.

26. Еквівалентність постулатів Клаузіуса та Томпсона-Планка.

27. Цикл Карно, перша теорема Карно.

28. Термодинамічна шкала температур.

29. Абсолютний нуль температур.

30. Від'ємні темпертури.


31. Тотожність ідеально-газової та термодинамічної шкали температур.

32. Рівність Клаузіуса. Ентропія.

33. Ентропія як повний диференціал. Вираз для ентропії ідеального газу.

34. Друга теорема Карно.

35. Нерівність Клаузіуса. Закон зростання ентропії..

36. Межі застосовності другого принципу термодинаміки.

37. Теорія теплової смерті Всесвіту за Клаузіусом.

38. Другий принцип термодинаміки та різні аспекти асиметрії природи.

39. Парадокс Гіббса.

40.Ентропія за Больцманом.

41. Третій принцип термодинаміки (теорема Нернста - Планка). Поведінка ентропії та теплоємності тіл за низьких температур.

42. Основні положення методу характеристичних функцій.

43. Найважливіші особливості характеристичних функцій.

44. Побудова методу характеристичних функцій (на прикладах внутрішньої енергії, ентальпії, енергій Гельмгольца та Гіббса).

45. Характеристичні функції та термодинамічні потенціали.

46. Умови рівноваги та стійкості термодинамічних систем.

47. Характеристичні функції як критерії рівноваги та стійкості систем.

48. Рівняння Ван-дер-Ваальса.

49. Ізотерма реального газу.

50. Критичні параметри. Закон відповідних станів.

51. Розширення газу в пустоту.

52. Закон Джоуля. Внутрішня енергія ідеального та реального газів.

53. Ефект Джоуля-Томсона.

54. Методи отримання низьких температур.

55. Термодинамічні фази.

56. Фазові перетворення першого роду.

57. Рівновага фаз. Формула Клапейрона-Клаузіуса.

58. Фазові діаграми та їх характерні точки.

59. Симетрія кристалів (поняття симетрії; перетворення та операції симетрії).

60. Фазові перетворення другого роду.

61. Поверхневий натяг рідини. Коефіцієнт поверхневого натягу.


62. Формула Лапласа.

63. Температурна залежність коефіцієнта поверхневого натягу.

64. Явища змочування. Кут змочування.

65. Формула Жюрена (капілярні явища).

66. Тиск насиченої пари над викривленою поверхнею.

67. Формула Вільяма Томсона.

68. Процес кипіння.

69. Експериментальні основи молекулярної фізики (закон постійності складу; закон кратних відношень).

70. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

71. Основне рівняння кінетичної теорії газів.

72. Молекулярно-кінетичне розуміння температури.

73. Динамічні та статистичні закономірності, термодинамічна ймовірність.

74. Максвелівський закон розподілу швидкостей.

75. Середня, середньо-квадратична та найбільш вірогідна швидкість молекул газу.

76. Експериментальна перевірка Максвелівського закону розподілу швидкостей (досліди Штерна та Ельдріджа).

77. Розподіли Больцмана та барометрична формула.

78. Розподіл Гіббса.

79. Ентропія з молекулярно-кінетичної точки зору.

80. Стала Больцмана (доведення).

81. Флуктуації. Статистична вірогідність термодинамічних закономірностей.

82. Залежність флуктуацій від кількості частинок (на прикладі ідеального газу).

83. Предмет фізичної кінетики.

84. Броунівський рух.

85. Формула Ейнштейна.

86. Визначення числа Авогадро за спостеріганням броунівського руху.

87. Експерименти Перрена.

88. Число зіткнень та середня довжина вільного пробігу молекул.

89. Газокінетичний діаметр молекули та його визначення.

90. Дифузія, теплопровідність, внутрішнє тертя та їх молекулярно-кінетичне трактування.

91. Кінетичні коефіцієнти та їх зв'язок із молекулярними характеристиками газу.

92. Молекулярна течія газу.


Практичні заняття



пор.

Назва теми

Теоретичні питання

Домашні задачі

Модуль №1 „Базові поняття. Принципи термодинаміки”

1.1

Вимір температури. Рівняння стану, зокрема рівняння стану ідеального газу. Термодинамічна рівновага. Суміші газів.

2, 4-12,

70-72




1.2

Перший закон термодинаміки. Енергія, теплота, робота. Правило Гесса.

12-14




1.3

Теплоємність. Адіабата Пуассона. Швидкість звуку в газах.

19-22




1.4

Цикли. Теорема Карно.

23-27




1.5

2-й закон термодинаміки.

23-27




1.6.

Нерівність Клаузіуса. Ентропія.

32-35,39




1.7.

Термодинамічні потенціали.

Модульна контрольна робота №1

45-47




Модуль №2 „Застосування принципів термодинаміки”

2.1

Газ Ван-дер-Ваальса. Співвідношення Максвелла.

48-50




2.2

Ефект Джоуля-Томсона. Ентальпія.

51-53




2.3

Фазові перетворення. Рівняння Клайперона-Клаузіуса.

56-58, 60




2.4

Поверхневі явища. Формула Лапласа. Закон Жюрена.

61-68




2.5

Модульна контрольна робота №2







Модуль №3 „Молекулярна фізика”

3.1

Функція розподілу. Розподіл Максвела.

73-76




3.2

Розподіл Больцмана. Розподіл Гіббса.

77-78





3.3

Ентропія з точки зору молекулярно-кінетичної теорії.

79-80




3.4

Броунівський рух. Рівняння дифузії. Явища переносу в розріджених газах.

84-85,

88-92




3.5

Модульна контрольна робота №3










Тема лабораторної роботи


Теоретичні питання


Лабораторна робота 1. Визначення питомої теплоти плавлення та розрахунок зміни ентропії льоду

32-33, 40-41,

Лабораторна робота 2. Вимірювання відносної вологості повітря

4-11, 55-58, 60

Лабораторна робота 3. Визначення сталої Больцмана k

4-11, 80

Лабораторна робота 4. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву краплі

61-67

Лабораторна робота 5. Визначення в’язкості рідини та коефіцієнта внутрішнього тертя методом Стокса

83, 90-91

Лабораторна робота 6 Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя, середньої довжини вільного пробігу молекул повітря та ефективного діаметра молекул повітря

83-84,88-92

Лабораторна робота 7. Визначення відношення теплоємностей повітря при постійному тиску і постійному об'ємі () методом стоячих хвиль

9, 11, 13, 19-22, 70-71