Код: 258711

Назва:

Молекулярна фізика

Анотація: Базова дисципліна циклу експериментальної фізики. Присвячена вивченню фізичних властивостей речовин у різних агрегатних станах у зв’язку з їхньою внутрішньою будовою (структурою, взаємодією між частинками та типом міжмолекулярного руху). Методи молекулярної фізики: фізичний експеримент і теоретичні методи (статистичні, термодинамічні, фізичних моделей, гіпотез). Готує студентів до самостійного розв’язання фізичних задач і до сприйняття широкого кола явищ, які вивчаються в наступних спеціальних курсах, зокрема фізиці фазових переходів, статистичній фізиці, хаосі та дисипативних структурах, моделюванні фізичних і біологічних процесів.

Тип дисципліни: нормативна

Рік навчання: І

Семестр: 2

Кількість кредитів: 4 (загальна кількість годин 120); аудиторні години - 48 (лекції - 30, практичні заняття - 18); самостійна робота - 72.

Форма контролю: іспит

Викладач(і): професор ШИМАНСЬКА О.Т.

Результати навчання: В результаті вивчення курсу студент повинен розуміти фізичні властивості речовин в різних агрегатних станах в зв'язку з їх внутрішньою будовою (структурою, взаємодією між частинками) та типом міжмолекулярного руху; повинен бути готовий до самостійного рішення фізичних задач та до сприйняття широкого кола явищ, які вивчаються в наступних спеціальних курсах, зокрема в фізиці фазових переходів, статистичній фізиці, хаос та дисипативні структури, моделювання фізичних та біологічних процесів.

Спосіб навчання: аудиторне

Необхідні обовязкові попередні й супутні модулі: Механіка, Математичний аналіз, Лінійна алгебра та аналітична геометрія, Теорія ймовірностей та математична статистика.

Зміст дисципліни: Основи та начала термодинаміки. Кінетична теорія механічних та термічних властивостей розріджених газів. Вивід основного рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу (для тиску) та його аналіз. Формули Максвелла розподілу молекул ідеального газу за швидкостями та кінетичними енергіями та їх аналіз. Експериментальне визначення швидкостей газових молекул. Ідеальний газ в полі зовнішніх потенціальних сил. Барометрична формула. Розподіл Максвелла-Больцмана. Абсолютна температура як параметр розподілу Максвела-Больцмана. Від'ємні абсолютні температури. Основні експериментальні дані по теплоємностям одно- та двухатомного газу. Модель газу з неточковими молекулами. Закон розподілу енергії по ступеням вільності та межі його застосування. Класична теорія теплоємності. Елементи квантової теорії теплоємності розріджених газів. Поняття про флуктуації. Явища переносу. Довжина вільного пробігу молекул в моделі твердих сфер. Елементарна молекулярно-кінетична теорія явищ дифузії, внутрішнього тертя (в'язкості) та теплопровідності газів. Рівняння переносу. Зіставлення різних явищ переносу в газах. Явища переносу при великих розрідженнях. Реальні гази. Експериментальні дані по поведінці реальних газів. Рівняння Ван-дер-Ваальса та його аналіз. Різні моделі потенціала сил міжмолекулярної взаємодії. Критична точка по Ван-дер-Ваальсу. Приведене рівняння Ван-дер-Ваальса, закон відповідних станів. Внутрішня енергія та теплоємність ван-дер-ваальсівського газу. Емпіричні та напівемпіричні рівняння стану реального газу. Розширення реального газу в пустоту. Ефект Джоуля-Томсона. Зрідження газів. Співвідношення між постійними Ван-дер-Ваальса та параметрами критичного стану речовини. Кристалічний і аморфний стан речовини. Моно- і полікристали. Елементи симетрії кристалів. Решітка Браве. Кристалічна система Федорова. Поділ кристалів за типом міжчастинкової взаємодії. Реальні кристали, блочна структура, дислокації. Механічні, термічні та калоричні властивості кристалів. Класична теорія та поняття про квантову теорію теплоємності кристалів. Рідкий стан речовини. Експериментальні дані про об'ємні властивості рідин. Сучасні уявлення про будову рідин. Поверхневі властивості рідин. Фазові перетворення 1-го та 2-го роду в індивідуальних речовинах. Співвідношення Еренфеста. Експериментальні дослідження фазових перетворень та критичних явищ. Діаграма стану та фізичні властивості ізотопів гелію. Суміші та розчини. Фазові перетворення у бінарних системах.


Рекомендована література: 1. Шиманський Ю.І., Шиманська О.Т. Молекулярна фізика. - К.: Видавничий дім "КМ
Академія", 2007. - 462 с.
2. Булавін Л.А., Гаврюшенко Д.А., Сисоєв В.М. Молекулярна фізика. - Київ "Знання",
"2006. - 567 с.
3. Шиманская Е.Т., Шиманский Ю.И. Критическое состояние чистых веществ. - К.:
КГУ, 1961. - 30 с.
4. Иродов И. Е. Задачи по общей физике., Санкт.-Петербург, Изд-во "Лань", 2001. - 416 c


Форми та методи навчання: лекції, практичні заняття, самостійна робота.

Методи й критерії оцінювання: - поточний контроль на практичних заняттях (10 %); - проміжний контроль (40%); - самостійна робота (20 %); - підсумковий контроль (30 % )

Мова навчання: українська