Молекулярная физика, Квасников И.А., 2009

Молекулярная физика, Квасников И.А., 2009.

   Предлагаемое пособие по разделу «Молекулярная физика» для учащихся школ с повышенным уровнем подготовки по физике и математике соответствует современным представлениям о молекулярном движении и его макроскопических проявлениях. Помимо прикладных вопросов оно содержит полное и последовательное изложение основных положений молекулярной физики. Следует отметить методически правильное построение всего раздела и включение в пособие математических дополнений по тем вопросам, по которым читатель по разным причинам либо недостаточно подготовлен, либо вообще с ними не знаком.
Отличительной особенностью данного пособия является также и то, что значительное место в нем (более 40% объема) уделено микроскопической теории, изложенной в доступном для читателя неквантовом варианте и в основном для идеального газа, а также приведенный в заключении краткий обзор актуальных проблем, трудностей и основных направлений развития современной молекулярной физики.
Автор пособия И. А. Квасников является авторитетным специалистом в области статистической физики, опытным преподавателем и методистом, более 45 лет читающим лекции на физическом факультете МГУ но курсам «Термодинамика и статистическая физика» и «Квантовая статистика». В 1992 году он был удостоен Ломоносовской премии «За создание уникального курса и учебного пособия по статистической физике и термодинамике».
Предлагаемое издание может послужить весьма ценным учебным пособием не только для школьников, стремящихся продолжить свое образование в области физико-математических наук на университетском уровне. Оно может оказаться также весьма ценным пособием и для преподавателей, которые могут даже еще расширить его за счет тематики, представленной в заключении книги, а также для студентов нефизических специальностей, изучающих на младших курсах этот предмет в рамках общего курса физики.




Размеры молекул.
Заранее ясно, что диаметр или длину молекулы никакой «линейкой» не измерить. Размеры и форма рассматриваемых нами частиц определяются косвенно, например, по тому, как они в результате взаимодействий рассеиваются друг на друге. С помощью вспомогательных экспериментов (например, по рассеянию отдельных частиц на мишенях из других частиц) или на основе теоретических заключений определяется потенциал взаимодействия частиц друг с другом (потенциальная энергия одной частицы, находящейся в зоне действия другой).

На рис. 1 изображено характерное для систем, состоящих из электрически нейтральных молекул, поведение потенциальной энергии взаимодействия частиц Ф(R) в зависимости от расстояния R между их центрами. Отметим некоторые характерные особенности этой функции. При расстояниях между частицами, больших, чем R0, потенциальная энергия взаимодействия практически постоянна и равна нулю, частицы не взаимодействуют, они безразличны друг по отношению к другу. Если же уменьшать расстояния между частицами, то, начиная с расстояния R0, называемого радиусом взаимодействия, потенциальная энергия Ф(R) уходит вниз — это зона притяжения частиц друг к другу. При дальнейшем их сближении график функции Ф(R) уходит резко вверх — это зона отталкивания частиц друг от друга. Графики Ф(R) для разных молекул, конечно, различны, кроме того, это взаимодействие зависит не только от R, но и от пространственного расположения молекул, так как в большинстве случаев они не симметричны (к примеру, если атомы инертных газов сферически симметричны и их можно сопоставить с «шариками», то молекулы двухатомных газов — это уже не шарики, а скорее «гантели»), и имеются определенного рода конфигурации, при которых взаимодействия частиц сильнее, чем при других.

Оглавление.
Предисловие.
§1. Введение.
§2. Молекулярно-кинетические представления.
1. Макроскопическая система как сплошная среда.
2. Макроскопический объект как система, имеющая внутреннюю молекулярную или атомарную структуру.
§3. Масштабы физических величин в молекулярной системе.
1. Массы.
2. Количество вещества.
3. Размеры молекул.
4. Газокинетические параметры.
§4. Термодинамические системы и их особенности.
1. Система многих частиц и ее параметры.
2. Нулевое начало термодинамики.
3. Термодинамическая аддитивность.
4. Начала термодинамики.
§5. Конкретизация термодинамической системы. Уравнения состояния.
1. Выбор способа макроскопического описания системы.
2. Собственно конкретизация системы.
3. Работа термодинамической системы.
4. Количество тепла и тепловое воздействие на систему.
§6. Физические ограничения термодинамической теории.
1. Квазистатические процессы.
2. Принцип максимальной работы.
§7. I начало термодинамики.
1. Математическое дополнение.
2. Дифференциальная форма.
I начала термодинамики.
3. Калориметрирование и уравнение теплового баланса.
§8. Идеальный газ; процессы, циклы.
1. Уравнение состояния идеального газа.
2. Математические дополнения.
3. Внутренняя энергия идеального газа.
4. Работа W и количество тепла Q для простейших процессов.
5. Адиабатический процесс.
6. Политропические процессы.
7. Циклические процессы, совершаемые идеальным газом.
8. Тепловая машина и тепловой насос.
9. Цикл Отто.
10. Цикл Карно.
11. Расчет механического эквивалента теплоты.
12. Барометрическое распределение плотности и давления идеального газа.
13. Три несложные задачи.
§9. II начало термодинамики.
1. Формулировки Карно и Клаузиуса.
2. Исторические формулировки.
II начала.
§10. Применение начал термодинамики к конкретным физическим проблемам.
1. Равновесие двухфазной системы.
2. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.
3. Равновесное электромагнитное излучение.
4. Основное следствие II начала термодинамики.
5. Теорема Карно о максимальном КПД тепловой машины.
6. Энтропия идеального классического газа.
7. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
§11. II начало термодинамики для неквазистатических процессов (вторая часть II начала).
1. Основное неравенство и следствия второй части II начала.
2. Несколько задач на расчет изменения энтропии при необратимых процессах.
§12. Микроскопическая теория (элементы кинетических представлений о природе теплового движения).
1. Введение и математические дополнения.
М-1. Понятие вероятности.
М-2. Распределение Гаусса.
М-3. Двух- и трехмерные распределения.
2. Классические газы. Распределение Максвелла.
М-4. Об одном функциональном уравнении.
3. Примеры использования распределения Максвелла.
4. Распределение Максвелла—Больцмана.
5. Экспериментальная проверка распределения Максвелла по скоростям.
6. Явления переноса в газах.
7. Понятие «идеальный газ».
8. Макроскопические проявления квантовых эффектов в свойствах термодинамических систем.
§13. Некоторые дополнительные вопросы.
1. Проблема замкнутости математического аппарата квазистатической термодинамики. III начало термодинамики.
2. Эффект Джоуля—Томсона.
3. Физика низких температур (некоторые проблемы).
4. Квантовые газы и квантовые жидкости.
5. Фазовые переходы и их классификация.
6. Критические явления и гипотеза подобия.
§14. Заключение. Проблемы теории и задачи молекулярной физики.
1. Теория равновесных систем.
2. Теория неравновесных систем многих частиц.
3. Тепловые шумы и случайные процессы.
4. Реальная структура молекул.
5. Молекулярные проблемы экологии.
6. Проблема времени в механике и статистической физике.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Молекулярная физика, Квасников И.А., 2009 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Квасников