Учебник - Молекулярная физика и термодинамика. Методика решения задач - Миронова

1ОглавлениеГ.А. Миронова, Н.Н. Брандт, А.М. СалецкийМОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКАИ ТЕРМОДИНАМИКА.МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧДопущено УМО по классическому университетскому образованию РФв качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,обучающихся по направлению 010700.62 «Физика»и по специальности 010701.65 «Физика»МоскваФизический факультет МГУ им. М.В.

Ломоносова20112МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТНРМОДИНАМИКА. ЗАДАЧИУДК 536ББК 22.36М 63Г.А. М и р о н о в а, Н.Н. Б р а н д т, А.М. С а л е ц к и й . Молекулярная физика и термодинамика. Методика решения задач / Учебное пособие. М.: Физический факультет МГУ, 2011. 376 с.ISBN 978-5-8279-0095-5Учебное пособие по решению задач молекулярной физики написанона основании многолетнего опыта проведения занятий по физике на физическом факультете МГУ и является составной частью серии учебнометодических разработок кафедры общей физики физического факультетаМГУ им. М.В. Ломоносова.

В пособии рассматриваются в первую очередьнаиболее характерные и типичные задачи. С этой целью наряду с оригинальными задачами были использованы формулировки условий задач изсуществующих учебников, задачников и учебных пособий, которые подвергались существенному исправлению и доработке.Содержание пособия разделено на главы, с максимальной привязкойк действующему тематическому плану семинаров по молекулярной физике и термодинамике. Каждая глава включает в себя теоретический материал, примеры решения задач, а также задачи для самостоятельного решения.Настоящее пособие предназначено для студентов высших учебныхзаведений и имеет целью помочь им овладеть основными методами иприобрести навыки решения задач молекулярной физики и термодинамики.Рецензенты: д.ф.-м.н., профессор В.А. Макаровд.ф.-м.н., профессор А.В.

УваровISBN 978-5-8279-0095-5© Физический факультет МГУим. М.В. Ломоносова, 2011 г.© Коллектив авторов, 2011 г.Оглавление3К читателям серии пособий«УНИВЕРСИТЕТСКИЙ КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ»На кафедре общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова создан и готовится к изданию «Университетский курс общейфизики», предназначенный для студентов физических специальностейвузов.Курс охватывает четыре раздела: «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика», «Электромагнетизм» и «Оптика». Отличительнойособенностью данного курса является то, что в нем в методическом отношении осуществлено единство основных форм обучения физике: лекции,лабораторные работы и семинары. В системе университетского образования теоретический материал излагается в основном в лекционных курсах,а умение решать задачи отрабатывается на семинарских занятиях.

Развитие навыков эксперимента и анализа его результатов происходит в процессе занятий в общем физическом практикуме. В связи с этим, каждыйраздел курса состоит из четырех пособий: «Лекции», «Лекционный эксперимент», «Лабораторный практикум» и «Методика решения задач».Каждая глава пособия «Лекции» содержит материал базового уровня, соответствующего программе курса, и отражает современные тенденции и технологии физического образования. Лекции по каждой теме сопровождаются демонстрацией основных физических экспериментов, описание которых представлено в пособии «Лекционный эксперимент».Пособием, позволяющим развивать умение решать физические задачи, является «Методика решения задач», которое составлено с такимрасчетом, чтобы им можно было пользоваться для самостоятельной работы.

Весь материал разбит на главы. Разбор задач всех глав проводится поединой схеме, причем каждую главу можно прорабатывать независимо отдругих.Неотъемлемой частью курса общей физики служит лабораторныйпрактикум. Материалы пособия «Лабораторный практикум» достаточныдля самостоятельной подготовки к выполнению работ. В связи с этим впособии имеется как общее теоретическое введение, так и более подробное изложение теории к каждой лабораторной работе. Кроме того, в каждой работе сформулированы цель и идея эксперимента, дано описаниеустановки и подробное изложение последовательности проведения эксперимента и обработки результатов.Все пожелания и замечания по пособиям курса будут с благодарностью приняты и рассмотрены на кафедре общей физики физического факультета МГУ им.

М.В. Ломоносова.4МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТНРМОДИНАМИКА. ЗАДАЧИОГЛАВЛЕНИЕПредисловие................................................................................................... 6Глава 1. Основные понятия теории вероятностей. Биномиальноераспределение. Распределения Пуассона и Гаусса ...............................71.1. Теоретический материал.......................................................... 71.2. Задачи с решениями............................................................... 171.3. Задачи для самостоятельного решения ................................

451.4. Литература .............................................................................. 47Глава 2. Распределения Максвелла............................................................ 482.1. Теоретический материал........................................................ 482.2. Задачи с решениями............................................................... 512.3. Задачи для самостоятельного решения ................................ 662.4.

Литература .............................................................................. 69Глава 3. Распределение Больцмана............................................................ 703.1. Теоретический материал........................................................

703.2. Задачи с решениями............................................................... 703.3. Задачи для самостоятельного решения ................................ 923.4. Литература .............................................................................. 94Глава 4. Теорема о равномерном распределении кинетическойэнергии по степеням свободы. Броуновское движение……….954.1. Теоретический материал........................................................ 954.2. Задачи с решениями...............................................................

974.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1034.4. Литература ............................................................................ 104Глава 5. Первое начало термодинамики. Теплоемкость ....................... 1055.1. Теоретический материал...................................................... 1055.2. Задачи с решениями............................................................. 1205.3. Задачи для самостоятельного решения ..............................

1385.4. Литература ............................................................................ 144Глава 6. Энтропия. Второе и третье начала термодинамики................. 1456.1. Теоретическое введение ...................................................... 1456.2. Задачи с решениями............................................................. 1536.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 1736.4.

Литература ............................................................................ 180ОглавлениеГлава 7. Циклические процессы. Обратимые циклы. КПД циклов ...... 1817.1. Теоретический материал...................................................... 1817.2. Задачи с решениями.............................................................

1857.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 2037.4. Литература ............................................................................ 207Глава 8. Термодинамические потенциалы. ........................................ 2088.1.

Теоретический материал...................................................... 2088.2. Задачи с решениями............................................................. 2228.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 2418.4. Литература ............................................................................ 243Глава 9. Реальные газы.

Жидкости ................................................... 24410.1. Теоретический материал.................................................... 24410.2. Задачи с решениями ........................................................... 25010.3. Задачи для самостоятельного решения ............................ 26610.4. Литература .......................................................................... 269Глава 10.

Поверхностные явления .......................................................... 27011.1. Теоретический материал.................................................... 27011.2. Задачи с решениями ........................................................... 27411.3. Задачи для самостоятельного решения ............................

28411.4. Литература .......................................................................... 287Глава 11. Эффект Джоуля – Томсона. ................................................ 2888.1. Теоретический материал...................................................... 2888.2. Задачи с решениями............................................................. 2918.3. Задачи для самостоятельного решения .............................. 3018.4.

Литература ............................................................................ 302Глава 12. Фазовые переходы .............................................................. 3049.1. Теоретический материал...................................................... 3049.2. Задачи с решениями............................................................. 3149.3.

Задачи для самостоятельного решения .............................. 3319.4. Литература ............................................................................ 336Глава 13. Явления переноса ............................................................... 3378.1. Теоретический материал...................................................... 3378.2. Задачи с решениями.............................................................