Задания для проведения промежуточной аттестации

Примерные вопросы к зачету по курсу «Молекулярная физика»

1. Дайте определение относительной молекулярной массы.

2. Дайте определение основной единицы СИ - количества вещества (1 моль).

3. Определите модель идеального газа.

4. Частотное определение вероятности для случайной дискретной величины x_i.

5. Определение дифференциальной функции распределения. Условие нормировки для функции распределения.

6. Функция распределения проекции скорости молекул f(v_x)и ее график.

7. Функция распределения молекул по компонентам скорости v_x, v_y,, v_z. (трехмерная).

8. Функция распределения Максвелла по модулю скорости и ее график.

9. Как найти среднее значение непрерывно изменяющейся величины x, если функция распределения f(x) известна?

10.. Как найти относительное число молекул газа dN/ N, у которых компонента скорости v_x лежит в интервале [v_{x1 <} v_x< v_x2]?

11. Как найти относительное число молекул газа dN/ N, у которых модуль скорости v лежит в

интервале [v_{1 <} v_< v₂]?

12. Запишите выражение для средней скорости молекул газа, находящегося в равновесном состоянии.

13. Запишите выражение для средней квадратичной скорости молекул газа, находящегося в равновесном состоянии.

14. Запишите выражение для наивероятнейшей скорости молекул газа, находящегося в равновесном состоянии.

15. Молекулярно-кинетический смысл температуры.

16. Барометрическая формула.

17. Распределение Больцмана.

18. Распределение Максвелла-Больцмана.

19. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.

20. Физический смысл давления газа. Оказывают ли влияние на величину давления внутренние степени свободы молекул? Основное уравнение МКТ.

21. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы.

22. Внутренняя энергия идеального газа.

23. Работа газа.

24. Количество теплоты.

25. Первое начало термодинамики.

26. Дайте определение теплоемкости газа. Почему Cp>Cv?

27. Вычисление изменения внутренней энергии, работы, количества теплоты в различных газовых процессах.

28. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты.

29. КПД цикла.

30. Второе начало термодинамики в формулировке Кельвина.

31. Второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса.

32. Цикл Карно. КПД цикла Карно.

33. Неравенство Клаузиуса.

34. Понятие энтропии.

35. Закон изменения энтропии в изолированной системе.

36. Формула Больцмана для энтропии. Статистический смысл закона возрастания энтропии.

37. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл поправок, входящих в уравнение Ван-дер-Ваальса.

38. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса.

39. Изотермы реального газа.

40. Общая характеристика явлений переноса. Эмпирические законы явлений переноса.

Вопросы к экзамену по курсу «Молекулярная физика»

1. Предметмолекулярнойфизики и термодинамики. Статистический и термодинамический методы описания вещества. Массы атомов и молекул. Гипотеза и постоянная Авогадро. Количество вещества. Модель идеального газа. Опытные законы идеальных газов.

2. Случайные величины. Вероятность. Частотное определение вероятности. Сложение вероятностей взаимоисключающих событий. Умножение вероятностей для независимых событий. Нормировка вероятности. Среднее значение дискретной случайной величины. Плотность вероятности. Среднее значение непрерывно изменяющейся величины. Дисперсия.

3. Распределение Гаусса и условия его применимости. Вывод распределения Гаусса. График функции распределения Гаусса.

4. Равновесное макроскопическое состояние системы. Средняя кинетическая энергия молекул. Определение температуры. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.

5. Температура. Способ измерения температуры. Эмпирическая шкала температуры. Идеально-газовая шкала температуры. Абсолютная термодинамическая шкала температуры. Термометры. Абсолютный нуль.

6. Функция распределения молекул газа по проекциям скорости.

7. Вывод функции распределения Максвелла по модулю скорости.

8. Характерные скорости распределения Максвелла.

9. Число молекул в различных участках распределения Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла.

10. Давление газа. Частота ударов молекул о стенку. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

11. Барометрическая формула. Опыты Перрена по экспериментальному определению числа Авогадро.

12. Распределение Больцмана. Соотношение между распределениями Максвелла и Больцмана. Атмосфера планет.

13. Предмет термодинамики. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы. Внутренняя энергия системы. Работа газа. Теплота.

14. Первое начало термодинамики. Функции состояния и полные дифференциалы.

15. Теплоемкость. Теплоемкость при постоянном объеме. Теплоемкость при постоянном давлении. Уравнение Майера.

16. Расхождение теории теплоемкости идеального газа с экспериментом. Качественное объяснение зависимости теплоемкости молекулярного водорода от температуры.

17. Процессы в идеальных газах. Изобарический процесс. Изохорический процесс. Изотермический процесс. (Расчет изменения внутренней энергии, работы и количества теплоты в этих процессах.)

18. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты.

19. Политропный процесс. Уравнение политропы.

20. Циклические процессы. Работа цикла. Коэффициент полезного действия цикла. Второе начало термодинамики. Формулировки Кельвина и Клаузиуса. Эквивалентность формулировок Кельвина и Клаузиуса.

21. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла Карно. Теоремы Карно для идеальной тепловой машины.

22. Первая теорема Карно. Термодинамическая шкала температур.

23. Коэффициент полезного действия реальной тепловой машины. Неравенство Клаузиуса.

24. Неравенство Клаузиуса. Энтропия. Расчет изменения энтропии для равновесных процессов в идеальных газах.

25. Закон возрастания энтропии. Связь энтропии с вероятностью. Статистический смысл закона возрастания энтропии.

26. Изменение энтропии в необратимых процессах. Пример расчета изменения энтропии в необратимом процессе в изолированной системе.

27. Силы межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл постоянных, входящих в уравнение Ван-дер-Ваальса.

28. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл постоянных, входящих в уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса.

29. Переход из газообразного состояния в жидкое. Изотермы реального газа. Критическое состояние. Метастабильные состояния. Область двухфазных состояний. Насыщенный пар. Правило Максвелла. Правило рычага.

30. Переход из газообразного состояния в жидкое. Изотермы реального газа. Непрерывность газообразного и жидкого состояний вещества. Свойства вещества в критическом состоянии. Методы определения критических параметров.

31. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Эффект Джоуля-Томсона.

32. Фазовые равновесия и фазовые переходы первого рода, удельная теплота фазового перехода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Приближенный интеграл уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

33. Фазовые диаграммы. Тройная точка. Полиморфизм.

34. Поверхностное натяжение. Краевые углы. Смачивание и капиллярные явления. Разность давлений по разные стороны изогнутой поверхности жидкости. Формула Лапласа.

35. Средняя длина свободного пробега. Эффективное сечение рассеяния. Зависимость средней длины свободного пробега от температуры.

36. Общая характеристика явлений переноса. Вязкость в газах. Коэффициент динамической вязкости.

37. Теплопроводность в газах. Коэффициент теплопроводности. Простейшие стационарные задачи на теплопроводность.

38. Диффузия в газах. Самодиффузия. Коэффициент самодиффузии. Связь между коэффициентами, характеризующими процессы переноса