Молекулярная физика (стр. 2 )

- умению пользоваться современными электронными приборами;

- самостоятельно ориентироваться в потоке научно-технической информации.

Задачи преподавания и изучения дисциплины:

1. Ознакомление с основными направлениями развития физической науки.

2. Овладение понятийным аппаратом физической науки, ее законами, теориями, методами исследования по всем разделам современной физики.

3. Показ значимости физических знаний при разработке технологических процессов.

4. Формирование естественнонаучного мировоззрения, воспитание патриотизма.

5. Выработка умений и навыков решения физических задач, помогающих в будущем решать конкретные инженерные и технологические задачи.

6. Овладение экспериментальными умениями и навыками, ознакомление с современной научной аппаратурой и электронно-вычислительной техникой.

7. Формирование умения самостоятельной работы с научной, научно-технической литературой.

2.2. Требования к уровню освоения дисциплины.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

·  основные физические понятия, законы, теории и методы исследо­вания;

Уметь:

·  уметь применять физические закономерности к решению производственных технологических задач, пользоваться основными физическими приборами;

·  уметь решать физические задачи, оформить результаты экспериментальных исследований;

·  уметь самостоятельно работать с учебной, научно-популярной литературой по физике.

Владеть:

·  системой знаний о фундаментальных физических законах и теориях, физической сущности явлений и процессов в природе и технике;

·  системой знаний по организации и постановке физического эксперимента, обладает способностью теоретического анализа результатов наблюдений и экспериментов;

·  знанием принципиальных схем проведения конкретных экспериментов, экспериментальных устройств и установок, компьютерной обработки результатов измерений.

2.3. Требования к организации дисциплины

Дисциплина «Молекулярная физика» предусматривает проведение лекций и практических занятий. Она реализуется через систему домашних заданий, контрольных работ, самостоятельных работ.

Основное содержание лекций – изложение теоретических вопросов дисциплины, иллюстрация основных теоретических положений примерами применения, образцами решения типовых задач.

Практические занятия посвящаются, главным образом, отработке приемов и методов физики для решения разнообразных практических и математических задач.

Самостоятельная работа студентов, как правило, носит практико-ориентированный характер: подготовка к практическим занятиям, контрольным работам, выполнение индивидуальных заданий, консультации с преподавателем.

Контроль знаний проводится в виде оценки качества написания контрольных работ по основным разделам дисциплины и сдачи зачета и экзамена.

2.4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
6
Аудиторные занятия (всего)	90	90
В том числе:
Лекции (ЛК)	40	40
Практические занятия (ПРЗ)	26	26
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	24	24
Самостоятельная работа (всего) (СРС)	144	144
Индивидуальные консультации (ИК)
Домашние задания (ДЗ)
Другие виды СРС:
Контрольные работы (КР)
СРС в период промежуточной аттестации
Вид итогового контроля	зачет, экзамен

II. Содержание дисциплины

Тематический план изучения дисциплины

Таблица 2

№	Наименование темы дисциплины	ЛК	ПРЗ	ЛР	С	СРС	Всего
1	Введение. Основы молекулярно–кинетической теории вещества.	6	4	2		20	32
2	Идеальный газ.	4	4	4		20	32
3	Явление переноса в газах.	4	4	4		20	32
4	Основы термодинамики.	4	4	4		20	32
5	Реальные газы и жидкости.	4	4	4		14	26
6	Понятие о плазме.	4	1			16	21
7	Твердые тела	4	2	2		9	17
8	Электроны в твердом теле.	4	1			9	14
9	Самоорганизующиеся системы.	4	1	2		9	16
10	Заключение	2	1			9	12

2. Содержание дисциплины

Введение. Предмет и методы молекулярной физики. Краткий исторический обзор развития молекулярной физики.

Основы молекулярно–кинетической теории вещества. Экспериментальное обоснование молекулярно–кинетических представлений. Макросистема, ее параметры и состояния. Функции и уравнения состояний. Давление. Температура. Газовые законы. Теплота и работа. Теплоемкость. Измерение температуры.

Идеальный газ. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Его внутренняя энергия. Равновесное распределение энергии хаотического движения молекул газа по степеням свободы. Теплоемкость газов.

Случайное и упорядоченное состояния идеального газа. Равновесное и неравновесное состояния. Число микросостояний как функция состояния макросистемы. Энтропия – количественная мера беспорядка в макросистеме. Множитель Больцмана. Средние величины и флуктуации.

Функции распределения для идеального газа. Распределение Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

Экспериментальная проверка распределения Больцмана. Распределение Максвелла– Больцмана. Определение постоянной Авогадро. Функции распределения по энергиям для квантовых частиц.

Явление переноса в газах. Столкновение молекул. Сечения рассеяния. Характеристики соударений. Диффузия. Диффузионный электрический ток. Соотношение Эйнштейна. Теплопроводность. Вязкое трение. Газы в состоянии технического вакуума.

Основы термодинамики. Внутренняя энергия – функция состояния системы. Работа – функция процесса. Количество теплоты – функция процесса. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Скорость звука в газе.

Энтропия и приведенная теплота. Второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно. Теоремы Карно. Циклы Отто и Дизеля. Обращенный цикл Карно. Холодильная машина. Термодинамическая шкала температур. Третье начало термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля. Свободная энергия. Энтальпия. Тепловое загрязнение биосферы.

Реальные газы и жидкости. Отступление реальных газов от законов идеальных газов. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля–Томсона. Сжижение газов и получение низких температур. Фазовые переходы. Равновесие жидкости и пара. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Кипение. Свойства жидкого состояния. Поверхностный слой жидкости. Поверхностное натяжение. Смачивание. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Осмотическое давление. Растворы.

Понятие о плазме. Плазма. Методы получения и основные характеристики плазмы. Экспериментальные методы определения параметров плазмы. Поведение плазмы в электрических и магнитных полях. Некоторые применения плазмы.

Твердые тела. Аморфные и кристаллические тела. Квазикристаллы Кристаллические решетки. Классификация кристаллов по типу связей. Анизотропия кристаллов. Дефекты в кристаллах. Механические свойства кристаллов. Тепловые свойства кристаллов. Тепловое расширение. Плавление и кристаллизация. Диаграммы равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка. Жидкие кристаллы. Теплоемкость кристаллов, объяснение ее температурной зависимости классической теорией, теорией Эйнштейна и Дебая. Понятие о Фотонах. Теплопроводность диэлектрических кристаллов

Электроны в твердом теле. Теплоемкость металлов. Электропроводность и теплопроводность металлов. Закон Видемана–Франца. Понятие об энергетических зонах в кристалле. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контактные явления в металлах и полупроводниках. Оптические свойства кристалла. Квантовые явления при низких температурах. Сверхпроводимость. Сверхтекучесть.