1. Содержание дисциплины

В 5 семестре изучается ЧАСТЬ V. «Термодинамика и статистическая физика». Согласно учебному плану, аудиторная нагрузка в 5 семестре составляет: лекции – 34 часа, лабораторные работы – 17 часов, практические занятия – 17 часов. Самостоятельная работа студентов (СРС) – 51 часов.

В СРС входит подготовка к: лабораторным и практическим занятиям, двум коллоквиумам; выполнение индивидуального расчетного задания.

Форма итоговой аттестации – ЗАЧЕТ, Экзамен.

В теоретическом курсе будут рассмотрены следующие темы:

Введение.

Глава 1. Первое начало термодинамики [1, 2, 4].

Предмет и методы термодинамики и статистической физики. Статический и термодинамический методы. Термодинамические параметры. Термодинамические равновесные состояния и процессы. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы.

Глава 1. Первое начало термодинамики [1, 2, 4].

Внутренняя энергия и температура термодинамической системы. Методы измерения температуры. Адиабатически изолированная система. Первое начало термодинамики. Количество теплоты. Работа термодинамической системы.

Глава 2. Уравнения состояния термодинамических систем [1-4].

Уравнение Клапейрона-Менделеева. Газовые законы. Молекулярно-кинетическая теория. Идеальный газ как модельная термодинамическая система. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекул.

Глава 2. Уравнения состояния термодинамических систем [1-4].

Средняя длина свободного пробега и эффективный диаметр газовых молекул. Теплоёмкость идеального газа. Адиабатический процесс. Политропический процесс.

Глава 2. Уравнения состояния термодинамических систем [1-4].

Силы молекулярного взаимодействия. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Переход из газообразного состояния в жидкое. Критические параметры. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Испарение и кипение жидкостей. Насыщенный пар. Точка росы.

Глава 3. Второе и третье начала термодинамики [1, 2, 4].

Тепловые машины. КПД тепловых машин. Цикл Карно. Расчет цикла Карно для реального газа.

Глава 3. Второе и третье начала термодинамики [1, 2, 4].

Второе начало термодинамики. Теорема Карно. Термодинамическая шкала температур. Неравенство Клаузиуса.

Глава 3. Второе и третье начала термодинамики [1, 2, 4].

Термодинамическая энтропия и ее свойства. Статистическая и термодинамическая интерпретации энтропии. Закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики.

Глава 4. Описание термодинамических процессов [1, 2, 4].

Основное неравенство и основное уравнение термодинамики. Термодинамические потенциалы. Применение термодинамических потенциалов для описания эффекта Джоуля-Томсона.

Глава 4. Описание термодинамических процессов [1, 2, 4].

Применение термодинамических потенциалов для описания эффекта Джоуля-Томсона. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Термодинамика необратимых процессов.

Глава 5. Статистическое описание равновесных состояний [1, 2, 4].

Функция распределения. Распределение молекул идеального газа в поле потенциальных сил (распределение Больцмана). Барометрическая формула.

Глава 5. Статистическое описание равновесных состояний [1, 2, 4].

Принцип детального равновесия. Распределение молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла). Экспериментальная проверка распределения Максвелла.

Глава 5. Статистическое описание равновесных состояний [1, 2, 4].

Распределение Максвелла-Больцмана. Каноническое распределение Гиббса. Равновесные флуктуации. Статистическое обоснование второго начала термодинамики.

Глава 6. Физическая кинетика [1, 2, 4].

Основные задачи физической кинетики. Элементы термодинамики неравновесных процессов. Термодинамические потоки. Описание явлений переноса в газах.

Глава 6. Физическая кинетика [1, 2, 4].

Эффузия в разреженном газе. Броуновское движение. Производство энтропии в необратимых процессах.

Глава 7. Равновесие фаз и фазовые превращения [1-4].

Агрегатные состояния вещества. Условия равновесия фаз. Явления на границе раздела газа, жидкости и твердого тела.

Глава 7. Равновесие фаз и фазовые превращения [1-4].

Фазовые переходы первого рода и второго рада. Диаграммы состояния. Критические явления при фазовых переходах.

Темы практических занятий [5-8]:

Номер занятия	Содержание практического занятия	Объем (час.)
1	Первое начало термодинамики.	2
2	Теплоемкость.	2
3	Уравнение Клапейрона-Менделеева. Газовые законы.	2
4	Циклические процессы. КПД тепловых машин.	2
5	Контрольная работа № 1.	2
6	Второе начало термодинамики. Энтропия.	2
7	Распределения Максвелла и Больцмана.	2
8	Жидкости. Капиллярные явления.	2
9	Контрольная работа № 2.	1