Основные законы и методы термодинамики, начала

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теоретической физики
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
по специальности 010400 «Физика»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
«ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА»
Факультет физический
Курс IV
Cеместр VIII
Всего часов по учебному плану – 301
Всего часов аудиторных занятий – 182
Лекции, час. – 26
Практические занятия, час. – 156
СРС, всего часов по учебному плану – 41
ОргСРС, час. – 11
Экзамен, час. – 37
Кемерово 2003
1
Рабочая программа составлена на основании ГОС специальности 010400 «Физика»
Составитель: доцент кафедры теоретической физики Ю.М. Басалаев
Рассмотрено на заседании кафедры
теоретической физики
«___»_______________2003 г.
Зав. кафедрой, профессор
_____________А.С. Поплавной
Утверждено на заседании
методической комиссии физического
факультета
«___»_______________2003 г.
Председатель МК, доцент
_____________М.Л. Золотарев
©
Кемеровский государственный университет
2
ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА»
Физическая кинетика
Общая структура кинетического уравнения для одночастичной функции
распределения; диффузионное приближение, уравнение Фоккера-Планка; цепочка
уравнений Боголюбова; приближение самосогласованного поля, уравнение Власова,
плазменные колебания, затухание Ландау; уравнение Больцмана, Н-теорема;
столкновения в плазме, интегралы столкновений, кинетические коэффициенты; локальное
распределение Максвелла, построение уравнений гидродинамического приближения;
кинетическое уравнение для легкой компоненты; уравнение кинетического баланса.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА»
Курс «Физическая кинетика» представляет отдельную от курса «Термодинамика и
статистическая физика» часть общеобразовательного блока и является завершающим
разделом теоретической физики. Данный курс читается на дневном отделении
физического факультета КемГУ для студентов четвертого курса в течение восьмого
семестра. Основная цель курса «Физическая кинетика» – дать студентам глубокие и
прочные знания по вопросам неравновесной статистической механики.
1.1.
Цель преподавания дисциплины. Поскольку деятельность специалистафизика направлена на исследование и изучение структуры и свойств природы в
различных уровнях ее организации, то вопрос о процессах в неравновесных системах
является актуальным. Актуальность определяется тем фактом, что свойство находиться в
неравновесном состоянии присуще всему окружающему нас миру, для которого в целом
состояние равновесия просто не существует. В связи с этим целью преподавания
дисциплины «Физическая кинетика» является не столько изучение основных понятий
неравновесной статистики, сколько демонстрация ключевой и все объемлющей роли,
которую эта область знаний играет в жизни современного общества в целом и в
современном развитии техники в частности. Вместе с другими дисциплинами
естественнонаучного блока, неравновесная статистическая физика способствует
формированию у студентов материалистического мировоззрения и умению изучать
объекты и процессы посредством применения фундаментальных и объективных теорий и
знаний.
1.2.
Задачи изучения дисциплины. В процессе изучения курса «Физическая
кинетика» студенты должны: получить глубокие и прочные знания; выработать умение
применять методы статистической физики к расчету физических свойств неидеальных
макросистем; использовать кинетические уравнения; правильно с методологической и
философской точки зрения оценивать физические закономерности в неравновесных
макросистемах.
1.3.
Взаимосвязь учебных дисциплин. Для успешного усвоения и изучения
данной дисциплины, студенты должны владеть методическими и математическими
основами всех разделов курсов математики и теоретической физики, изученных ими к
началу 8 семестра, в объеме, предусмотренном типовым стандартом специальности
010400 «Физика». Излагаемый материал опирается на общие идеи и некоторые результаты
первой части курса, посвященной равновесной термодинамике и статистической физики.
3
2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
ТЕОРИЯ ФЛУКТУАЦИЙ. (2 часа) Флуктуации и предел чувствительности
измерительных приборов. Теория флуктуации основных термодинамических
величин.
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ. (4 часа) Характер движения броуновской частицы.
Общая структура кинетического уравнения для одночастичной функции
распределения; диффузионное приближение. Уравнение Смолуховского. Уравнение
Фоккера-Планка.
КИНЕТИКА. (16 часов) Кинетическое уравнение Больцмана. Цепочка уравнений
Боголюбова; приближение самосогласованного поля, уравнение Власова,
плазменные колебания, затухание Ландау; уравнение Больцмана, Н-теорема;
столкновения в плазме, интегралы столкновений, кинетические коэффициенты;
локальное распределение Максвелла, построение уравнений гидродинамического
приближения; кинетическое уравнение для легкой компоненты; уравнение
кинетического баланса.
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА. (4 часа) Уравнение баланса для переносимой физической
величины. Явления диффузии и теплопроводности. Термодиффузия. Молекулярнокинетическая теория диффузии и теплопроводности.
РАБОЧИЙ ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Флуктуации. (4 часа)
Броуновское движение (4 часа)
Случайные процессы. (4 часа)
Контрольная работа №1 (2 часа)
Неравновесные процессы. (4 часа)
Кинетические уравнения. (4 часа)
Контрольная работа №2 (2 часа)
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.,
1977
2. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных
систем. – М. Изд. МГУ, 1987. – 559 с.
3. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. – М.: Наука, 1978. –616 с.
4. Гречко Л.Г., Сугаков В.И., Томасевич О.Ф., Федорченко А.М. Сборник задач по
теоретической физике. – М.: Высш. Шк., 1984. – 319 с.
5. Серова Ф.Г., Янкина А.А. Сборник задач по теоретической физике. – М.:
Просвещение, 1979. – 192 с.
Дополнительная
1. Василевский А.С., Мултановский В.В. Статистическая физика и термодинамика. – М.:
Просвещение, 1985. – 256 с..
2. Ландсберг П. Задачи по термодинамике и статистической физике. – М.: Мир, 1974. –
640 с.
3. Боголюбов Н.Н., Садовников Б.И. Некоторые вопросы статистической механики. М.:
Высш. школа, 1975.
4