Елементи спеціальної (окремої) теорії відносності

Перетворення Галілея. Механічний принцип відносності. Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца. Поняття одночасності. Відносність довжин і проміжків часу. Інтервал між подіями і його інваріантість стосовно вибору інерціальної системи відліку як прояв взаємозв’язку простору і часу. Релятивістський закон додавання швидкостей. Релятивістський імпульс. Основний закон релятивістської динаміки матеріальної точки. Релятивістський вираз для кінетичної енергії. Взаємозв’язок маси й енергії. Енергія зв’язку системи. Співвідношення між повною енергією й імпульсом частинки. Межа застосовності класичної (ньютонівської) механіки.

Основи молекулярної фізики і термодинаміки

Статистичний метод дослідження і його зв’язок з ученням діалектичного матеріалізму про співвідношення випадковості і необхідності. Термодинамічний метод дослідження. Термодинамічні параметри. Рівноважні стани і процеси, їхнє зображення на термодинамічних діаграмах Виведення рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів для тиску і його порівняння з рівнянням Клапейрона-Менделєєва. Середня кінетична енергія молекул. Молекулярно-кінетичне тлумачення термодинамічної температури. Число ступенів свободи молекули. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями свободи молекул. Внутрішня енергія ідеального газу. Робота газу при зміні його об’єму. Кількість теплоти. Теплоємність. Перший закон термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки для ізопроцесів і адіабатичного процесу ідеального газу. Залежність теплоємності ідеального газу від виду процесу. Класична молекулярно-кінетична теорія теплоємностей ідеальних газів і її обмеженість.

Закон Максвелла для розподілу молекул ідеального газу за швидкостями і енергіями теплового руху. Барометрична формула. Закон Больцмана для розподілу частинок у зовнішньому потенціальному полі. Середнє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул. Час релаксації. Явища переносу в термодинамічно нерівноважних системах. Дослідні закони дифузії, теплопровідності і внутрішнього тертя. Молекулярно-кінетична теорія цих явищ.

Зворотні і незворотні процеси. Круговий процес (цикл). Теплові двигуни і холодильні машини. Цикл Карно і його ККД для ідеального газу. Другий закон термодинаміки. Незалежність ККД циклу Карно від природи робочого тіла. Ентропія. Ентропія ідеального газу. Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки. Критика ідеалістичного тлумачення другого закону термодинаміки.

Відхилення від законів ідеальних газів. Реальні гази. Сили і потенціальна енергія міжмолекулярної взаємодії. Ефективний діаметр молекул. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Порівняння ізотерм Ван-дер-Ваальса з експериментальними. Фазові переходи I і II роду. Критичний стан. Внутрішня енергія реального газу. Особливості рідкого і твердого станів речовини.

Електростатика

Закон збереження електричного заряду. Електричне поле. Основні характеристики електростатичного поля – напруженість і потенціал. Напруженість як градієнт потенціалу. Розрахунок електростатичних полів методом суперпозиції. Потік вектора напруженості. Теорема Гаусса для електростатичного поля у вакуумі. Застосування теореми Гаусса до розрахунку полів. Електричне поле у речовині. Вільні і зв’язані заряди в діелектриках. Типи діелектриків. Електронна й орієнтаційна поляризація. Поляризованість. Діелектрична сприйнятливість речовини. Електричне зміщення. Діелектрична проникність середовища. Обчислення напруженості поля в діелектрику. Сегнетоелектрики.

Провідники в електричному полі. Поле всередині провідника та у його поверхні. Розподіл зарядів у провіднику. Електроємність відокремленого провідника. Взаємна ємність двох провідників. Конденсатори. Енергія заряджених провідника, конденсатора і системи провідників. Енергія електростатичного поля. Об’ємна густина енергії.