Молекулярная физика. Квасников И.А. 2009

Название: Молекулярная физика.
Автор: 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 не знаком.
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.
   Предлагаемая книга задумывалась автором как пособие для старшеклассников, обучающихся в школах с повышенным уровнем подготовки по физике и математике. В российскую практику в последнее время все более и более входит так называемое «среднее образование по выбору» (специализированные лицеи, профилированные, в частности физико-математические школы и т.д.)- И хотя по глубокому убеждению автора наиболее эффективное обучение (на любой его стадии), наиболее полное осознание изучаемого материала реализуется при непосредственном контакте учащегося с педагогом, лектором, профессором и при непременном условии высокого профессионализма последних, т.е. когда роль учебного пособия вторична, значение такого пособия в восприятии изучаемого предмета все же достаточно велико. Пособие позволяет учащемуся спокойно, без спешки и без прямого давления авторитетного педагога продумать отдельные моменты, возвратиться к пройденному материалу, что-то принять, с чем-то согласиться и в конце концов выработать свое окончательное отношение к рассматриваемому вопросу. Настоящее пособие предназначается тем, кто способен к такой работе и кто хотел бы в будущем продолжать свое образование в области физико-математических наук на университетском уровне.
Содержание
Предисловие 5
§ 1. Введение 8
§ 2. Молекулярно-кинетические представления 12
1. Макроскопическая система как сплошная среда 12
2. Макроскопический объект как система, имеющая внутреннюю молекулярную или атомарную структуру 13
§ 3. Масштабы физических величин в молекулярной системе 16
1. Массы 16
2. Количество вещества 16
3. Размеры молекул 17
4. Газокинетические параметры 19
§ 4. Термодинамические системы и их особенности 22
1. Система многих частиц и ее параметры 22
2. Нулевое начало термодинамики 24
3. Термодинамическая аддитивность 27
4. Начала термодинамики 29
§ 5. Конкретизация термодинамической системы. Уравнения состояния 31
1. Выбор способа макроскопического описания системы 31
2. Собственно конкретизация системы 34
3. Работа термодинамической системы 37
4. Количество тепла и тепловое воздействие на систему 41
§ 6. Физические ограничения термодинамической теории 44
1. Квазистатические процессы 44
2. Принцип максимальной работы 45
§ 7. I начало термодинамики 47
1. Математическое дополнение 48
2. Дифференциальная форма I начала термодинамики 50
3. Калориметрирование и уравнение теплового баланса 52
§ 8. Идеальный газ; процессы, циклы 56
1. Уравнение состояния идеального газа 56
2. Математические дополнения 59
3. Внутренняя энергия идеального газа 62
4. Работа AW и количество тепла AQ для простейших процессов 63
5. Адиабатический процесс 64
6. Политропические процессы 65
7. Циклические процессы, совершаемые идеальным газом 66
8. Тепловая машина и тепловой насос 67
9. Цикл Отто 67
10. Цикл Карно 68
11. Расчет механического эквивалента теплоты 69
12. Барометрическое распределение плотности и давления идеального газа 70
13. Три несложные задачи 71
§ 9. II начало термодинамики 73
1. Формулировки Карно и Клаузиуса 73
2. Исторические формулировки II начала 77
§ 10. Применение начал термодинамики к конкретным физическим проблемам 82
1. Равновесие двухфазной системы 82
2. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления 93
3. Равновесное электромагнитное излучение 103
4. Основное следствие Г Г начала термодинамики 112
5. Теорема Карно о максимальном КПД тепловой машины 114
6. Энтропия идеального классического газа 115
7. Уравнение Ван-дер-Ваал ьса 116
§ 11. II начало термодинамики для неквазистатических процессов (вторая часть II начала) 120
1. Основное неравенство и следствия второй части II начала 120
2. Несколько задач на расчет изменения энтропии при необратимых процессах 122
§ 12. Микроскопическая теория (элементы кинетических представлений о природе теплового движения) 126
1. Введение и математические дополнения 126
М-1. Понятие вероятности 129
М-2. Распределение Гаусса 137
М-3. Двух- и трехмерные распределения 141
2. Классические газы. Распределение Максвелла 145
М-4. Об одном функциональном уравнении 152
3. Примеры использования распределения Максвелла 157
4. Распределение Максвелла—Больцмана 161
5. Экспериментальная проверка распределения Максвелла по скоростям 162
6. Явления переноса в газах 163
7. Понятие «идеальный газ» 170
8. Макроскопические проявления квантовых эффектов в свойствах термодинамических систем 172
§ 13. Некоторые дополнительные вопросы 182
1. Проблема замкнутости математического аппарата квазистатической термодинамики. III начало термодинамики 182
2. Эффект Джоуля—Томсона 184
3. Физика низких температур (некоторые проблемы) 188
4. Квантовые газы и квантовые жидкости 193
5. Фазовые переходы и их классификация 200
6. Критические явления и гипотеза подобия 209
§ 14. Заключение. Проблемы теории и задачи молекулярной физики 213
1. Теория равновесных систем 213
2. Теория неравновесных систем многих частиц 214
3. Тепловые шумы и случайные процессы 215
4. Реальная структура молекул 215
5. Молекулярные проблемы экологии 218
6. Проблема времени в механике и статистической физике 218