Змістовий модуль №2. Тема: «Статистична фізика і термодинаміка».

1. Підходи до опису великих систем. Поняття мікропараметрів та макропараметрів. Стан речовини. Поняття рівноважного стану. Ідеальний газ. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ). Головне рівняння МКТ.

2. Підходи до опису великих систем. Поняття мікропараметрів та макропараметрів. Стан речовини. Поняття рівноважного стану. Ідеальний газ. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ). Поняття температури. Зв’язок між тиском і температурою для ідеальних газів. Зв’язок між тиском і середньою кінетичною енергією системи молекул. Температурні шкали.

3. Підходи до опису великих систем. Поняття мікропараметрів та макропараметрів. Стан речовини. Поняття рівноважного стану. Ідеальний газ. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ). Рівняння стану ідеальних газів. Рівняння Мендєлєєва-Клапейрона.

4. Підходи до опису великих систем. Поняття мікропараметрів та макропараметрів. Стан речовини. Поняття рівноважного стану. Ідеальний газ. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ). Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса.

5. Статистичні розподіли. Поняття функції розподілу. Розподіл Максвела молекул за швидкостями (навести графік залежності). Формули для середньої, середньої квадратичної, найбільш ймовірної швидкостей молекул.

6. Статистичні розподіли. Барометрична формула. Розподіл Больцмана молекул у потенціальному силовому полі (навести графік залежністі). Розподіл Максвела-Больцмана.

7. Середня довжина пробігу, ефективний діаметр, ефективний переріз молекул. Їх зв’язок з середньою швидкістю молекул. Кінетичні явища. Внутрішнє тертя в газах. Його закон з макроскопічної точки зору та з молекулярно-кінетичної теорії.

8. Середня довжина пробігу, ефективний діаметр, ефективний переріз молекул. Їх зв’язок з середньою швидкістю молекул. Кінетичні явища. Дифузія. Закон дифузії з макроскопічної точки зору та з молекулярно-кінетичної теорії.

9. Середня довжина пробігу, ефективний діаметр, ефективний переріз молекул. Їх зв’язок з середньою швидкістю молекул. Кінетичні явища. Теплопровідність. Закон теплопровідності з макроскопічної точки зору та з молекулярно-кінетичної теорії.

10. Основні поняття термодинаміки, їх означення та формули: внутрішня енергія, робота, робота газу при зміні його об’єму, кількість теплоти. Теплоємність газу (питома, молярна, при постійному тиску, при постійному об’ємі), рівняння Майєра. Перший закон термодинаміки в диференціальній та інтегральній формах.

11. Ступінь свободи молекул. Принцип Максвела-Больцмана. Вирази для внутрішньої енергії, кількості теплоти, молярних теплоємностей при постійному тиску та об’ємі з урахуванням ступенів свободи молекул газу.

12. Емпіричні газові закони. Закон Дальтона. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів: ізотермічний, ізохорний, ізобарний, адіабатний (навести відповідні графіки процесів).

13. Оборотні та необоротні процесі. Циклові процеси. Оборотний прямий цикл Карно. Коефіцієнт корисної дії циклу Карно. Принцип дії теплової та холодильної машин. Коефіцієнт корисної дії теплових машин.

14. Основні поняття термодинаміки, їх означення та формули: внутрішня енергія, робота, робота газу при зміні його об’єму, кількість теплоти. Теорема Карно. Зведена теплота. Нерівність та рівняння Клаузіуса. Поняття ентропії. Другий закон термодинаміки у випадку оборотних та необоротних процесів.

15. Статистична вага макростану системи. Статистичний зміст ентропії. Формула Больцмана. Принцип ле-Шательє-Брауна.

16. Основні поняття термодинаміки, їх означення та формули: внутрішня енергія, робота, робота газу при зміні його об’єму, кількість теплоти. Теплоємність газу (питома, молярна, при постійному тиску, при постійному об’ємі), рівняння Майєра. Поняття ентропії. Третій закон термодинаміки (теплова теорема Нернста).

17. Поняття фази. Фазові перетворення першого, другого роду. Фазова діаграма. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Теплоємність твердих тіл.

 

Тема: «Електрика».

1. Поняття точкового заряду. Закон Кулона. Закон збереження електричних зарядів. Поняття електричного поля. Напруженість електричного поля як силова характеристика. Принцип суперпозиції електричних полів.

2. Напруженість електричного поля як силова характеристика. Принцип суперпозиції електричних полів. Об’ємна, поверхнева, лінійна густина заряду. Потік вектора напруженості електричного поля . Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля у вакуумі.

3. Напруженість електричного поля як силова характеристика. Принцип суперпозиції електричних полів. Диполь в ЕП. Електричний момент диполя. Енергія диполя.

4. Робота ЕП. Потенціал як енергетична характеристика. Зв’язок між потенціалом і напруженістю ЕП. Теорема про циркуляцію вектора напруженості .

5. Електричне поле у речовині. Поняття діелектриків. Поляризація діелектриків. Види поляризації. Поняття поляризаційних зарядів. Неполярні та полярні діелектрики. Поняття вільних та зв’язаних зарядів. Поляризованість як векторна характеристика поляризованого стану діелектрика. Формула зв’язку між об’ємною густиною поляризаційних зарядів та вектором поляризованості за допомогою оператора дивергенції. Формула зв’язку між вектором поляризації та напруженістю електричного поля у діелектрику. Поняття діелектричної сприйнятливості неполярного діелектрика .

6. Формула для напруженості електростатичного поля у діелектричному середовищі. Поняття відносної діелектричної проникливості. Зв’язок між та . Поняття вектора електричної індукції (електричного зміщення), його зв’язок із напруженістю ЕП. Потік вектора електричної індукції .

7. Поняття вектора електричної індукції (електричного зміщення), його зв’язок із напруженістю . Потік вектора електричної індукції . Теорема Остроградського-Гауса для електростатичного поля у середовищі у різних формах. Піроелектрики. Сегнетоелектрики. П’єзоелектрики. Петля електричного гістерезісу.

8. Поняття електроємності. Ємність плоского конденсатору. Види конденсаторів. З’єднання конденсаторів та ємність батареї конденсаторів. Енергія ЕП. Густина енергії ЕП.

9. Поняття електричного струму. Напрямок струму. Струм як інтегральна характеристика, та густина струму як векторна диференціальна характеристика струму. Зв’язок між силою струму та густиною струму . Рівняння нерозривності. Умови виникнення струму у провіднику.

10. Дія електричного струму. Поняття провідності , опору , зв’язок між ними. Питомий опір. Питома провідність. Залежність опору від температури. Закон Ома для однорідної ділянки кола в диференціальній та інтегральній формах.

11. Дія електричного струму. Поняття провідності , опору , зв’язок між ними. Питомий опір. Питома провідність. Залежність опору від температури. Робота і потужність електричного струму на ділянці кола. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній та диференціально-векторній формі.

12. Поняття сторонніх сил. Електрорушійна сила (ЕРС). Закон Ома для неоднорідної ділянки кола та для повного кола у диференціальній та інтегральній формах.

13. Робота і потужність електричного струму для повного кола. Коефіцієнт корисної дії джерела. З’єднання провідників та джерел струму у колі. Правила Кірхгофа для розрахунку розгалужених кіл (показати на прикладі).

14. Електричний струм у вакуумі. Термоелектронна емісія. Дослід Ейхенвальда та струм зміщення. Електричний струм в газах та електролітах.

15. Класична теорія електропровідності металів.