Ответы на экзамен по курсу “Термодинамика и статистическая физика”

Предмет и задачи ТЕРМОДИНАМИКИ. Модели ТЕРМОДИНАМИКИ.

Модели ТЕРМОДИНАМИКИ. Объяснение агрегатных состояний вещества.

Методы ТЕРМОДИНАМИКИ.

Исходные понятия ТЕРМОДИНАМИКИ.

Постулаты термодинамики.

Начала ТЕРМОДИНАМИКИ.

Термическое и калорическое уравнения состояния. Термическое уравнение состояние идеального газа.

Внутренняя энергия идеального газа. Калорическое уравнение состояние идеального газа.

I начало термодинамики.

Теплоемкость.

Теплоемкость идеального газа.

Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Число степеней свободы молекул.

Изохорический процесс: уравнение, график в PV, PT, VT координатах.

I начало термодинамики в изохорическом процессе.

Изобарический процесс: уравнение, график в PV, PT, VT координатах.

I начало термодинамики в изобарическом процессе.

Изотермический процесс: уравнение, график в PV, PT, VT координатах.

I начало термодинамики в изотермическом процессе.

Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты. График адиабаты.

I начало термодинамики в адиабатическом процессе.

Политропный процесс. Уравнение политропы, показатель политропы, график политропы.

I начало термодинамики в политропном процессе.

Изопроцессы как предельные случаи политропного процесса.

Обратимые и циклические процессы.

Тепловые машины. Эффективность работы тепловой машины.

Холодильные машины. Эффективность работы холодильной машины.

Цикл Карно. К.П.Д. цикла Карно.

I Теорема Карно.

II теорема Карно. Реальные тепловые машины.

II начало термодинамики в формулировках Кельвина и Клаузиуса.

Тождество Клаузиуса, неравенство Клаузиуса.

Понятие энтропии. Свойства энтропии. Размерность.

Энтропия в обратимых и необратимых процессах.

Энтропия идеального газа.

III начало ТЕРМОДИНАМИКИ. Следствия III начала ТЕРМОДИНАМИКИ.

Энтальпия.

Свободная энергия идеального газа.

Метод ТЕРМОДИНАМИКИ потенциалов.

Условия равновесия и устойчивости изолированной системы.

Условия равновесия и устойчивости системы в термостате при постоянном объеме.

Условия равновесия и устойчивости системы в термостате при постоянном внешнем давлении.

Условия равновесия и устойчивости системы при постоянных энтропии и объеме.

Условия равновесия и устойчивости системы с переменным числом частиц в термостате, при постоянных химическом потенциале и объеме.

Условия равновесия и устойчивости двухфазной однокомпонентной изолированной системы.

Принцип Ле Шателье-Брауна. Примеры проявления принципа Ле Шателье-Брауна.

Начала статистической физики: исходные понятия теории вероятности.

Начала статистической физики: макро- и микросостояния, статистический ансамбль, микроканонический ансамбль, постулат равновероятности.

Начала статистической физики: эргодическая гипотеза, статистический вес, статистическое толкование энтропии.

Начала статистической физики: флуктуации.

Характерные скорости распределения Максвелла: средняя арифметическая скорость.

Характерные скорости распределения Максвелла: средняя квадратичная скорость.

Характерные скорости распределения Максвелла: наиболее вероятная скорость.

Подсчет числа молекул скорости, которых лежат в заданном диапазоне.

Экспериментальная проверка закона распределения.

Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Вывод уравнения состояния. Закон Дальтона. Закон Авогадро.

Экспериментальное определение постоянной Авогадро.

Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.

Расхождение теории теплоемкости идеального газа с экспериментом.

Статистика Ферми-Дирака (подсчет числа микросостояний, функция распределения).

Статистика Бозе-Эйнштейна (подсчет числа микросостояний, функция распределения).

Длина свободного пробега.

Частота столкновений в единицу времени, понятие физического вакуума.

Явления переноса: теплопроводность.

Явления переноса: диффузия.

Явления переноса: вязкое трение.

Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения переноса параметра .

Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента диффузии.

Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента теплопроводности.

Молекулярная теория явлений переноса: вывод уравнения коэффициента вязкости.

Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия.

Вывод уравнения Ван-дер-Ваальса.

Изотермы Ван-дер-Ваальса.

Фазовые переходы. Уравнения Клайперона-Клаузиуса.

Поверхностное натяжение в жидкостях.

Смачивание

Капиллярные явления. Формула Лапласса.

Дефекты кристаллических решеток.