И.Е. Иродов 'Физика макросистем. Основные законы'

И.ЕИродов ФИЗИКА МАКРОСИСТЕМ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ Данное учебное пособие содержит теоретический материал, связанный с методами изучения свойств и поведения макросистем — систем, состоящих из очень болыпого числа частиц. Это термодинамика, молекулярно-кинетическая теория и статистика (как классическая, так и квантовая). Помимо довольно большого числа примеров, конце каждой главы приведены задачи на соответствующий материал. Показано, как, по мнению автора, следует подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом, часто являются его развитием и дополнением.

Для студентов физических и инженерно-технических специальностей вузов. Содержание Принятые обозначения Предисловие Введение Глава 1. Первое начало термодинамики 8 1.1. Состояние системы. Процессы з 1.2. Первое начало термодинамики 8 1.3. Теплоемкость идеального газа 8 1.4. Политропические процессы з 1.5.Молекулярно-кинетическая теория. 8 1.6.

Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы ~ 1.7. Газ Ван-дер-Ваальса Задачи Глава 2. Статистическая физика. Распределения Максвелла и Больцмана 8 2.1. Вероятность. Средние значения ~ 2.2. Распределение Максвелла. ~ 2.3. Опытная проверка распределения Максвелла ~ 2.4. Распределение Больцмана Задачи Глава 3. Второе начало термодинамики. Энтропия ~ 3.1. Второе начало термодинамики 8 3.2. Энтропия з 3.3. О вычислении и применении энтропии ~ 3.4. Статистический смысл второго начала термодинамики 8 3.5.

Энтропия и вероятность. з 3.6. Термодинамические соотношения Задачи Глава 4. Квантовые статистики и их применения 8 4.1. Квантовые статистики З 4.2. Распределение Ферми-Дирака для электронов в металлах ~ 4.3. О зонной теории. Электропроводность 4 5 6 9 11 15 18 21 25 30 ЗЗ 41 41 45 53 54 63 71 71 73 76 82 85 89 92 99 99 103 108 9 4.4. Распределение Бозе-Эйнштейна для фотонного газа 8 4.5. Теплоемкость твердого тела Задачи Глава 5. Состоянии вещества 8 5.1. Изотермы Ван-дер-Ваальса 9 5.2. Фазовые переходы з 5.3. Жидкое состояние з 5.4. Кристаллическое состояние з 5.5.

Плазма Задачи Глава 6. Неравновесные макросистемы 8 6.1. Инверсная среда. Лазеры. 8 6.2. Явления переноса. 8 6.3. Молекулярно-кинетическая интерпретация явлений переноса. Задачи Приложения Предметный указатель Предметный указатель 112 117 124 131 131 133 137 144 146 149 157 157 162 168 175 185 189 Аддитивность 12, 74 Адиабата 18, 19 Анализ коэффициентов переноса 173 Анизотропия 144 Атомы «меченые» 170 Бозоны 98 Вакуум 174 Вероятность 41 Вес статистический 82 Волна дебройлевская бб Время релаксации 10, 110 Вязкость 164 Газ Ван-дер-Ваальса 30 - вырожденный 107 - идеальный 15 - ультраразреженный 174 - фононный 120 - фотонный 112 - электронный 103, 104, 123 Гипотеза о равнораспределении энергии 26 - о тепловой смерти Вселенной 88 - флуктуационная Больцмана 88 Градиент плотности 164 Давление внутреннее 31 - газа на стенку 23 - дополнительное 141 - критическое 150 - под изогнутой поверхностью 140 - фононного газа 129 - фотонного газа 25 - электронного газа 125 Диаграмма состояний 136 Диаметр молекулы эффективный 166 Диффузия 162, 163 - тепловая 175 Диэлектрики 109 Длина свободногопробега средняя 166 Дырки 111 Жидкость 137 - перегретая 133 Закон Бугера 158 - Дюлонга и Пти 117 - кубов Дебая 123 - распределения Больцмана 55 - - Максвелла 48 - - Максвелла-Больцмана 62 - смещения Вина 116 - Стефана-Больцмана 115 Значения средние 42, 44 - — случайных величин 42 Зона валентная 108 -проводимости 110 - свободная 109 Зоны энергетические в кристалле 108 Излучение индуцированное (вынужденное) 158 - когерентное 159 Изотерма критическая 131 Изотермы Ван-дер-Ваальса 131 - экспериментальные 131 Изоэнтропы 74 Интенсивность пучка 159 Испарение 134 КамераВильсона 133 -пузырьковая жидководородная 133 Капилляр 143 Квазиимпульс 120 Квазичастицы 120 Колебания плазменные 147 Количество вещества 15 - теплоты 12 Конденсация пара 133 Коэффициент вязкости 164 - диффузии 164 - полезного действия 72 - само диффузии 171 - теплопроводности 165 Коэффициенты Эйнштейна 158 Кратность вырождения 158 Кривая испарения 136 - плавления 136 - сублимации 135, 136 Кристаллы атомные 145 - жидкие 137 - ионные 145 - металлические 145 - молекулярные 145 Лазер 160 Мазер 160 Макросистема 6 Макросостояние 82 Масса атмосферы Земли 60 - молярная 15 Мениск 143 Металлы 109 Метод статистический 21 Микросостояние 82 Модель жидкости 138 - теплоемкости Дебая 118 - - классическая 117 - - Эйнштейна 117 Молекулы линейные 27 - нелинейные 27 Моль 15 Нагреватель 78 Накачка 160 Натяжение поверхностное 139 Начало термодинамики второе 71 - - первое 12 - - третье 76 Нуль температуры абсолютный 9 Объем фазовой ячейки 101 Опыт Ламмерта 53 - Перрена 57, 58 Особенности лазерного излучения 161 Парадокс Гиббса 78 Параметры термодинамические 9 Пар.

насыщенный 132 - пересыщенный 133 Переходы фазовые 132, 133 Перпетуум-мобиле 2-го рода 72 Плазма 145 - в магнитном поле 149 - идеальная 148 - изотермическая 148 Плотность вероятности 43 - - объемная 46 - потока импульса 164 - - массы 164 - - молекул 169 - - тепла 165 Поликристаллы 144 Политропа 19 Полупроводники 109 Порядок ближний 137 - дальний 137 Постоянная Авогадро 15 - адиабаты 17, 28 - Больцмана 24 - газовая молярная 15 - закона смещения Вина 116 - Лошмидта 188 - Планка 29 - Стефана-Больцмана 115 Постоянные Ван-дер-Ваальса 30 Потенциал химический 101 Потенциалы термодинамические 89, 91 Поток 162 Принцип возрастания энтропии 75 - неопределенности Гейзенберга 101 - неразличимости тождественных частиц 99 - Паули 99, 100, 104 Проблема необратимости процессов 73 - устойчивости плазмы 149 Проводимость плазмы 148 - примесная 111 - собственная 111 Пространство скоростей 45 - фазовое 101 Процесс 10 - алиабатический 18 -изобарический 17 - изотермический 19 - квазистатический 10 - круговой 14 - неравновесный 10 - обратимый 11 - политропический 19 - равновесный 10 Работа 13 - выхода 107 - газа при политропическом процессе 21 Равновесие локальное 163 - термодинамическое 9 - фаз 134 Радиус дебаевский 146 - молекулярного действия 138 Распределение Бозе-Эйнщтейна 112, 113 - Больцмана 55 - - при дискретных уровнях 61 - квантовых частиц 103 - Максвелла-Больцмана 62, 63 - - в приведенном виде 51 - - по модулям скорости 48 - - по проекциям скорости 47 - по энергиям молекул 51 - Ферми-Дирака 103, 104 - фононов 121 - фотонов 113 - электронов 105 Распределения квантовые 101 Рассеяние атмосферы 60 Резонаторы оптические 161 Решетка кристаллическая 144 Самодиффузия 170 Светимость энергетическая 115 Свойства энтропии 74 Связь гетерогенная (ионная) 145 - гомеополярная (ковалентная) 145 - обратная 161 Сечение молекулы эффективное 166 Симметрия кристаллов 144 Система неравновесная 10, 157 - сильно неравновесная 157 - трехуровневая 160 Скорости молекул характерные 49 Скорость наиболее вероятная 49 - среднеквадратичная 49 - средняя 49 Смачивание 142 Смерть Вселенной тепловая 88 Смысл температуры физический 24 - второго начала статистический 82 Соотношения термодинамические 89 Состояние жидкое 137 -метастабильное 133 - неравновесное 10, 157 - равновесное 10 - системы 9 Спектр квазинепрерывный 104 Среда активная 160 - инверсная 160 Статистика Бозе-Эйнштейна 99 - Ферми-Дирака 99 Статистики квантовые 99 Статистический вес 82 Степени свободы 25, 27 Степень ионизации плазмы 146 Строение кристаллов 144 Тело черное 115 Теорема Карно 80 - Нернста 75 - об умножении вероятностей 42 - о сложении вероятностей 42 Температура 9 - критическая 131 - плазмы 148 - термодинамическая 9 - характеристическая Дебая 122 Теория молекулярно-кинетическая 21 - теплоемкости Дебая 122 - - Эйнштейна 118 Теплопередача 12 Теплота испарения 134 - конденсации 134 - кристаллизации 134 - перехода 133 - плавления 134 - сублимации 134 Теплоемкость 16 - идеального газа 16 - кристалла 122 - молярная 16 - при политропических процессах 20 - - постоянном давлении 17 - - - объеме 16 - удельная 16 - электронного газа 124 Теплопроводность 165 Теплота 12 - перехода 133 - - удельная испарения 134 - - - конденсации 134 - - - кристаллизации 134 - — - плавления 134 - сублимации 134 Термодинамика 6 - фотонного газа 126 Термоизоляция магнитная 149 Типы кристаллов физические 145 Толщина земной атмосферы 60 Точка критическая 131 - тройная 9, 136 Трение внутреннее 164 Угол краевой 142 Уравнение 1адиабаты) Пуассона 18 - Ван-дер-Ваальса 30 - кинетической теории газов 24 - Клапейрона 15 - Клапейрона-Клаузиуса 135 - переноса основное 169, 170 - - зависящее от времени 174 - самодиффузии 171 - состояния идеального газа 15 - термодинамики основное 76 Уровень (энергия) Ферми 104, 105 - энергии метастабильный 161 Уровни акцепторные и донорные 112 - энергии квазинепрерывные 102, 104 Усиление пороговое 161 Условие квазинейтральности 147 - нормировки 43 Фаза 132 Фермионы 98 Физика квантовая 7 - молекулярная 6 Флуктуации 45 Фононы 119 Формула барометрическая 59 - Больцмана (для энтропии) 87 - Вина 114 - Дебая 122 - Лапласа 141 - Максвелла в приведенном виде 51 - Планка 29, 101, 114 - Пуазейля 177 - Эйнштейна (для теплоемкости) 118 Фотоны 112 Функция процесса 16 - распределения 43 - состояния 11 Холодильник 78 Цикл Карно 79 - круговой 14 Циклы 14, 78, 80 Частота плазменных колебаний 147 Число степеней свободы 25 - ударов молекул о стенку 22 - фазовых ячеек 102 Шкала Кельвина 9 - температуртермодинамическая 9 - Цельсия 9 Электроны свободные 103 Электропроводность металлов 110 -полупроводников 111 Энергия ван-дер-ваальсова газа 31 - внутренняя 11, 28, 91 - вращательная 29 - колебательная 29 - нулевая 118 - поверхностного слоя 139 - решетки колебательная 121 - свободная 91 - средняя квантового осциллятора 118, 128 - - свободных электронов 106 - Ферми 104, 105 --при Т>0108 Энтропия 73 - абсолютное значение 76 - и вероятность 85, 87 - идеального газа 76, 77 - как мера необратимости 75 Явления под изогнутой поверхностью 141 - капиллярные 143 - на границах между средами 141 -переноса 162 Ячейка фазовая 100 Принятые обозначения Векторы обозначены полужирным прямым шрифтом (т, г).