Основы молекулярной физики и термодинамики

Физические основы классической механики.

1. Кинематика, динамика поступательного и вращательного движения тела. Модели, используемые в этих разделах. Единицы измерения физических величин.
2. Физические величины, с помощью которых можно описать движение тела и определить его положение в пространстве.
3. Виды движения материальной точки. Уравнения движения. Характеристики поступательного и вращательного движения
4. Система отсчета. Траектория. Скорость. Закон сложения скоростей. Ускорение.
5. Радиус кривизны траектории. Тангенциальное и нормальное ускорения и их физический смысл. Угловая скорость и ускорение, их связь с линейными.
6. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела. Сила. Масса тела и ее свойства. Принцип независимости действия сил. Консервативные, диссипативные, центральные и гироскопические силы.
7. Трение, его виды. Силы трения.
8. Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Границы их применимости.
9. Импульс (количество движения). Импульс силы. Импульс системы материальных точек. Центр инерции, центр тяжести.
10. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Принципы относительности Галилея. Ускоренные системы отсчета. Переход от одной системы отсчёта в другую.
11. Силы инерции. Вращающаяся система координат. Центробежные силы инерции. Сила Кориолиса.
12. Силы тяготения. Эквивалентность сил инерции и тяготения. Работа в поле тяготения. Масса инерциальная и гравитационная.
13. Закон сохранения импульса замкнутой системы. Движение центра инерции.
14. Реактивное движение. Уравнения поступательного движения тела переменной массы (уравнение Мещерского, формула Циолковского).
15. Энергия, работа, мощность. Кинетическая энергия.
16. Потенциальная энергия в поле силы тяжести. Потенциальная энергия упругодеформированного тела.
17. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения и превращения энергии в механике.
18. Понятие удара, его разновидности. Упругий и неупругий удар. Применение законов сохранения к абсолютно упругому и неупругому ударам.
19. Динамика вращательного движения твердого тела. Момент силы, момент инерции. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Гироскопы. Гироскопический эффект.

Основы молекулярной физики и термодинамики.

1. Природа химической связи и виды химических связей. Агрегатные состояния вещества с точки зрения МКТ.
2. Статистический и термодинамический метод исследования. Термодинамические системы, параметры и процессы.
3. Экспериментальные газовые законы, уравнение Менделеева – Клайперона. Давление в газовых смесях. Закон Дальтона
4. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы идеального газа. Температура и методы ее измерения. Средняя квадратичная скорость поступательного движения молекулы. Основное уравнение МКТ.
5. Распределение молекул по скоростям теплового движения. Закон Максвелла. Наиболее вероятная скорость молекулы. Экспериментальная проверка закона Максвелла распределения молекул по скоростям (опыт Штерна).
6. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле.(Опыт Перрена). Определение числа Авогадро.
7. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия газа. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Политропные процессы, работа газа, совершающего политропный процесс.
8. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Теплоёмкость газа в политропных процессах. Классическая теория теплоемкостей идеальных газов и ее ограниченность. Понятие о квантовании энергии вращения и колебаний молекул. Квантовая теория теплоёмкости газов. Температурная зависимость теплоемкости газов.
9. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу идеального газа. Границы применимости первого начала термодинамики.
10. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.
11. Второе начало термодинамики. Энтропия. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Формула Больцмана. Ограниченность второго начала термодинамики.
12. Третье начало термодинамики. Тепловая теорема Нернста. Теория тепловой смерти Вселенной.
13. Отступления от законов идеальных газов: реальные газы, газ Ван-дер-Ваальса. Эффективный диаметр молекулы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. Внутренняя энергия реального газа.
14. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах: диффузия, внутреннее трение, теплопроводность.
15. Жидкости. Кинетическая теория жидкостей Френкеля. Явления переноса в жидкостях.
16. Течение жидкостей. Уравнение Бернулли. Уравнение Пуазейля. Число Рейнольдса. Формула Торричелли.
17. Поверхностное натяжение. ПАВ. Явления на границе жидкости и твердого тела.
18. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Капиллярные явления.
19. Фазовые переходы первого рода. Диаграмма состояния. Тройная точка. Фазовые равновесия и фазовые превращения.
20. Конденсированные состояния вещества, перегретая жидкость и перенасыщенный пар (их применение в науке и технике).