Молекулярная физика и основы статистической термодинамики

1. Статистический и термодинамический методы исследования систем многих частиц. Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний в фазовом пространстве.

2. Микроскопические и макроскопические параметры. Вероятность и флуктуация. Функция рас­пределения.

3. Постулаты молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры состояния сис­темы: объем, давление, температура. Равновесные состояния системы и процессы. Идеальныйгаз.

4. Опыт Штерна, Распределение Максвелла. Средняя, наиболее вероятная и среднеквадратическая скорости. Распределение молекул идеального газа по энергиям теплового движения. Средняя кинети­ческая энергия. Статистический смысл температуры. Число степеней свободы молекулы. Закон рав­номерного распределения энергии по степеням свободы молекул.

5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальногогаза для давления. Газовые законы как следствие молекулярно-кинетической теории.

6. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределе­ния частиц во внешнем потенциальном поле. Опыты Перрена.

7. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа.

Реальные газы.

8. Обратимые и необратимые процессы, круговые и некруговые процессы. Работа газа при его расширении. Количество теплоты. Теплоемкость.

9. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу в идеальном газе. Уравнения Пуассона.

10. Второе начало термодинамики. Различные формулировки второго начала термодинамики,

11. Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины. Независимость КПД обратимого цикла Карно от природы рабочего тела. Максимальный КПД тепловой машины.

12. Фазы и условия равновесия фаз. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы.

13. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Вакуум.

Явления переноса в термодинамячески неравновесных системах. Опытные законы диффузии, тепло­проводности и внутреннего трения.

14. Молекулярно-кинетическая теория явлений переноса. Уравнения диффузии, теплопроводности и вязкости. Зависимость коэффициентов переноса в газах оглавления и температуры.

3. Электричество и магнетизм

1. Предмет классической электродинамики. Идея близкодействия. Границы применимости клас­сической электродинамики.

2. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения электрического заряда.Закон Ку­лона.

3. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчет электрических полей из принципа суперпозиции: поле заряженных кольца и отрезка.

4. Силовые линии электростатического поля и их свойства.

5. Теорема Гаусса-Остроградского для электростатического поля. Применение теоремы Гаусса-Остроградского для расчета полей: поле однородно заряженной бесконечно протяженной плоскости, поле равномерно заряженной бесконечно длинной нити, поле равномерно заряженной бесконечно длинной цилиндрической поверхности, поле равномерно заряженной сферической поверхности, поле равномерно заряженного по объему шара.

6. Работа сил электростатического поля. Потенциальный характер электростатического поля. По­тенциал. Циркуляция вектора напряженности. Напряженность электростатического поля как гради­ент потенциала.

7. Напряженность поля в веществе. Относительная диэлектрическая проницаемость среды. Эмпи­рическая классификация веществ по их диэлектрическим свойствам (проводники и диэлектрики).

8. Электризация проводников. Поле внутри проводника и у его поверхности. Полярные и непо­лярные диэлектрики. Поляризация неполярных диэлектриков. Диполь в электрическом поле. Поляри­зация полярных диэлектриков. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Индукция электрического поля.

9. Электроемкость уединенного проводника. Взаимная емкость двух проводников Конденсаторы. Энергия заряженного уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля конденсатора. Объемная плотность энергии.

10. Постоянный электрический ток, его характеристики. Условия существования постоянного элек­трического тока. Закон Ома для однородного участка цепи.

11. Сторонние силы в электрической цепи. Источники тока. Электродвижущая сила. Напряжение на однородном участке цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи.

12. Правила Кирхгофа.

13. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.

14. Классическая теория электропроводности.

15.Опыт Эрстеда. Опыт Ампера. Магнитное взаимодействие токов. Релятивистская интерпретация магнитного взаимодействия. Сила Ампера.

16. Индукция магнитного поля. Принцип суперпозиции. Силовые линии магнитного поля.

17. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля.

18. Магнитное поле элемента тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчетумагнитных полей, созданных кольцевым током и током, текущим по прямолиней­ному отрезку проводника.

19. Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора индукции маг­нитного поля (закон полного тока). Применение теоремы о циркуляции к расчету магнитного поля соленоида и тороида

20. Контур с током в однородном магнитном поле. Магнитный момент контура с током. Работа пе­ремещения проводника и контура с током в магнитном поле. Поток вектора индукции магнитного поля Энергия контура с током в магнитном поле.

21. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект Холла.

22. Гипотеза Ампера. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Индукция магнитного поля в веществе.

23. Магнитная проницаемость среды. Орбитальный магнитный и механический моменты элек­трона в атоме. Опыты Эйнштейна и де Гааза.

24. Спиновые магнитные моменты.

25.Эмпирическая классификация магнетиков поих свойствам: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

26. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции иего выводиз закона сохранения энергии. Правило Ленца.

26. Возникновение ЭДС индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле, в рамке, равно­мерно вращающейся в однородном магнитном поле.

27.Самоиндукция. Индуктивность контура и соленоида.

28. Закон изменения тока при замыкании и размыкании электрической цепи. Энергия магнитного поля проводника с током. Объемная плотность энергии магнитного поля.

29. Обобщение закона электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной форме. Единство и относительность электрического и магнитного полей.

30. Электрический колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в закрытом колебательном контуре без активного сопротивления. Полнаяэнергия свободных электромагнитных колебаний и взаимное превращение энергий электрического и магнитного полей.

31. Затухающие электромагнитные колебания. Зависимость частоты затухающих колебаний от со­противления. Апериодический разряд конденсатора. Вынужденные колебания. Резонанс тока и на­пряжения.