Молекулярная физика - Автоматизированная информационная

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА
города Семей
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-18.38.10/01УМКД
Редакция № 2от
2014
Программа дисциплины
25.06. 2014 г.
«Молекулярная физика»
для преподавателя
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
« Молекулярная физика»
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 5В060400 - «ФИЗИКА»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2014
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 2 из 10
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель__________ «____»_____2015_ г. К.Касымханова,
старший преподаватель кафедры « Физики»
2 ОБСУЖДЕНО
2.1. На заседании кафедры «Физика»
Протокол от 25.06.2014. № 10
Заведующий кафедрой ___________
2.2.
На
заседании
С.С. Маусымбаев
учебно-методического
бюро
физико-математического
факультета
Протокол от 26.06. 2014г. № 6.
Председатель______________Батырова К.А.
3. УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета
университета
Протокол от « 11.09. » 2014года № 1
Председатель УМС _______________ Г.К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВЗАМЕН редакции №_1__ от «____» _____201____г.
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 3 из 10
Содержание
1. Область применения
2. Нормативные ссылки
3. Общие положения
4 Содержание учебной дисциплины (модуля)
5. Перечень тем для самостоятельной работы студентов
6. Карта обеспеченности учебно-методической литературой
7. Литература
4
4
4
6
7
8
9
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 4 из 10
1.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Молекулярная физика»
предназначена для студентов специальности «5В060400» - «Физика»
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает
порядок организации учебного процесса по дисциплине «Молекулярная физика»
в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
- Государственный общеобязательный стандарт образования бакалавриат;
- СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования в разработке и
оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и содержание
учебно-методических комплексов дисциплин».
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:Статистический метод; распределение
Максвелла; давление и температура, основное уравнение кинетической теории
газов; барометрическая формула; броуновское движение; первое начало
термодинамики, теплоемкость, процессы в идеальных газах; второе начало
термодинамики; циклические процессы; процессы переноса. Реальные газы.
Энтропия, неравенство Клаузиуса, изменение энтропии в необратимых процессах;
газы с межмолекулярным взаимодействием и жидкости;
3.2 Цель изучения дисциплины:
представление физической теории как результат развития науки на современном
этапе и обобщение наблюдений, практического опыта и эксперимента,
формирование четкого понимания основных физических явлений, законов и
процессов, умение выражать связи между физическими явлениями и величинами
в математической форме, применять общие законы физики для решения
конкретных теоретических и практических задач.
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
- ознакомить с основными этапами развития физики, принципами и законами
физики и их математическими выражениями;
- изложить основные физические явления, методы их наблюдения и
экспериментального исследования;
- ознакомить студентов с основными методами и приборами измерения
физических величин, методами обработки и анализа результатов эксперимента,
методами применения ЭВМ для обработки результатов опыта;
- дать студенту представление о границах применимости физических моделей и
гипотез;
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 5 из 10
- привить навыки по решению физических задач, оценивать порядки физических
величин.
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- основные физические явления, особенности их протекания;
- основные физические понятия, величины, их математическое выражение и
единицы измерения;
- основные методы экспериментирования и обработки результатов измерений;
владеть:
- знаниями об основных физических явлениях, умением применять их в
практической деятельности;
- знаниями о принципе работы основных физических приборов;
усвоить:
- основные физические понятия, физические величины, суть физических явлений,
их математическое выражение;
уметь:
- правильно применять законы физики для анализа и решения конкретных
физических задач;
- пользоваться основными физическими приборами;
- проводить измерения, обрабатывать полученные результаты и их оценивать;
- использовать при работе научную, учебно-методическую и справочную
литературу;
- применять основные законы механики при решении конкретных задач;
понимать:
- основные механические процессы, явления, их проявления в природе,
применение в технике;
иметь:
- представление о границах применимости физических моделей и гипотез, о
важнейших этапах истории развития механики;
- представление о принципах работы механических устройств;
приобрести:
- навыки работы с основными измерительными приборами;
- навыки решения основных практических задач.
3.5 Пререквизиты курса: механика
3.6 Постреквизиты курса: электричество и магнетизм
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
курс
I
семестр кредиты
2
3
ЛК
час.
ПЗ
час.
ЛБ
час.
СРСП
час.
СРС
час.
15
15
15
22,5
45
Таблица 1
Всего
Форма
час. итогового
контроля
135
экзамен
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 6 из 10
4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Наименование тем и их содержание
1
Лекционные занятия
1 Основные положения молекулярно-кинетической теории газов
Экспериментальное обоснование молекулярно-кинетической теории
вещества; основное уравнение молекулярно-кинетической теории
газов
2 Температура, термометры, температурные шкалы; газовые законы
3 Уравнение состояния идеального газа; внутренняя энергия
идеального газа
4 Распределение молекул по скоростям; распределение Максвелла,
характерные скорости распределения Максвелла
5
Барометрическая
формула;
распределение
Больцмана,
отрицательные абсолютные температуры; экспериментальная проверка
распределений Максвелла и Больцмана
6 Формы обмена энергией между системами; первое начало
термодинамики, его применение к изопроцессам; функция состояния и
функция процесса
7 Теплоемкость газа; адиабатический процесс; политропный процесс
8 Обратимые и необратимые процессы; циклические процессы, работа
цикла, коэффициент полезного действия цикла; тепловые и
холодильные машины; цикл Карно, теорема Карно
9Начало термодинамики; понятие об энтропии; статистическое
истолкование второго начала термодинамики; теорема Нернста,
недостижимость абсолютного нуля
10Силы и потенциалы межмолекулярного взаимодействия; средняя
частота столкновений, средняя длина свободного пробега; физическая
сущность процессов переноса; общее уравнение переноса
11Коэффициенты переноса, их взаимосвязь; сущность броуновского
движения; физические явления в разреженном газе
12Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ; анализ изотерм Ван-дерВаальса; экспериментальные изотермы
13 Внутренняя энергия реального газа; эффект Джоуля-Томсона, его
физическая сущность; сжижение газов
14 Жидкости. Особенности жидкого состояния, структура и свойства
жидкостей; поверхностное натяжение; формула Лапласа, капиллярные
явления; жидкие растворы, идеальные растворы
15 Фазовые превращения. Фазовые переходы первого и второго рода;
уравнение Клапейрона-Клаузиуса; диаграмма состояний трехфазной
Кол-во
часов
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 7 из 10
системы
Лабораторные занятия
1 Определение постоянной Больцмана
2
2 Определение средней длины свободного пробега и эффективного
диаметра молекул воздуха
2
3 Определение отношения теплоемкостей воздуха методом КлеманаДезорма
2
4 Определение удельной теплоемкости твердого тела
1
5 Определение коэффициента теплопроводности песка
1
6 Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом
Стокса
1
7 Определение коэффициента динамической вязкости воздуха
2
8 Определение коэффициента объемного расширения жидкости
методом Дюлонга и Пти
2
9 Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
1
10 Определение коэффициента линейного расширения твердых тел
1
Практические занятия
Применение основного уравнения МКТ
Рассмотреть решение задач: [5] № № 11-3,13,15
Распределение Максвелла и Больцмана Барометрическая формула
Рассмотреть решение зада:[5] № № 11-50,54,55,58
Первое начало термодинамики. Молярная и удельная теплоемкости;
адиабатический, политропный процесс
Рассмотреть решение задач: [5] № 13-2,4,5,23,25,27,31,33
Второе начало термодинамики. Расчет изменения энтропии в
изопроцессах; циклы тепловых машин. Рассмотреть решение задач:[5]
№ 14-2,4,6,8,10
Процессы переноса. Диффузия, теплопроводность, вязкость;
коэффициенты переноса, их связь. Рассмотреть решение задач [5] №
12-3,8,13,16;
Реальные газы. Рассмотреть примеры решения задач:[5] № 155,7,10,13,
Жидкости. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления
Рассмотреть решение задач: [5] № 15-34,36,37,39,42,45
Твердые тела. Тепловые и механические свойства твердых тел.
2
2
2
2
2
1
2
1
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Страница 8 из 10
Рассмотреть решение задач: [5] № 16-1,2,5,9
Фазовые превращения. Расчет характеристик фазового перехода
первого рода. Рассмотреть решение задач:[5] № 16-19,20,23
1
5. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
5.1 Молекулярно-кинетическая теория газов. Распределение Максвелла и
Больцмана.
5.2 Основные законы термодинамики.Процессы переноса
5.3 Реальные газы. Сжижение газов. Жидкости. Структура и свойства жидкостей.
5.4 Растворы. Закон Рауля. Закон Генри.Жидкиекристаллы.Диаграмма состояний
трехфазной системы.
6.
КАРТА
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
ЛИТЕРАТУРОЙ
Таблица 3
Наименование учебников,
колич
колич
%
учебно-методических пособий
экз.
студен
обеспече
тов
нности
1
2
3
4
Основная литература
7.1.1 Савельев И.В. Курс общей физики.
10
/1
100
Учебн.пособие: М.: Наука, 1970 и др.
7.1.2 Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная
2
/1
100
физика – М.: Наука, 1976
10
7.1.3 Матвеев А.Н. Молекулярная физика, М.:
/1
100
Высш.школа., 1981
5
7.1.4 Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная
/1
100
физика- М.: Наука, 1990, т.II
5
7.1.5 Сборник задач по курсу общей физики /под
ред. М.С.Цедрика М.: Просвещение,1989
15
/1
100
7.1.6 Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему
курсу физики.-М.:Наука,2000 и др.
5
/1
100
7.1.7 Лабораторный практикум по общей физике
/Под ред. Е.М.Гершензона, Н.Н.Малова. М.:
Просвещ.,1986
Наименование учебников,
учебно-методических пособий
колич
экз.
1
2
колич
студен
тов
3
%
обеспече
нности
4
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 9 из 10
Дополнительная литература
7.2.1Яковлев В.Ф. Курс физики: Теплота и
молекулярная физика – М.: Просвещение, 1976
7.2.2Серова Ф.Г., Янкина А.А. Сборник задач по
термодинамике.М.: Просвещение, 1976
7.2.3 Рейф Ф. Статистическая физика. М.: Наука,
1977
7.2.4 Телеснин Р.В. Молекулярная физика.
Учебн.пособие. М.: Высшая школа,1965
7.2.5 Леонтович М.А. Введение в термодинамику.
Статистическая физика. М.: Наука,1983
7.2.6 Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая
кинетика. Учебн.пособие. М.: Наука,1979
7.2.7 Кассандрова О.Н., Матвеев А.Н.Методика
решения задач по молекулярной физике. М.:Изд-во
МГУ, 1982
7.2.8 Сборник задач по общему курсу физики:
Термодинамика и молекулярная физика. /под
ред.Д.В.Сивухина. М.: Наука,1976
7.2.9Физический практикум /под ред.
В.И.Ивероновой., т.I
7.2.10Л.А.Сена Сборник вопросов и задач по
физике. Учебн.пособие. М.:Высшаяшкола, 1986
7.1.11Бурсиан Э.В. Физические приборы.
Учебн.пособие. М.: Просвещение, 1984
13
/1
100
2
/1
/1
50
2
50
/1
3
75
2
/1
/1
7
/1
50
100
100
5
/1
100
12
15
/1
/1
100
14
/1
100
5
/1
100
/1
100
10
7 Литература:
7.1 Основная литература:
7.1.1 Савельев И.В. Курс общей физики. Учебн.пособие: М.: Наука, 1970 и др.
7.1.2 Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика – М.: Наука, 1976
7.1.3 Матвеев А.Н. Молекулярная физика, М.: Высш.школа., 1981
7.1.4 Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная физика- М.: Наука, 1990, т.II
7.1.5 Сборник задач по курсу общей физики /под ред. М.С.Цедрика М.:
Просвещение,1989
7.1.6 Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики.-М.:Наука,2000
и др.
7.1.7 Лабораторный практикум по общей физике /Под ред. Е.М.Гершензона,
Н.Н.Малова. М.: Просвещ.,1986
7.2 Дополнительная литература:
7.2.1Яковлев В.Ф. Курс физики: Теплота и молекулярная физика – М.:
Просвещение, 1976
УМКД 042-18.38.10/01-2014
Редакция № 2 от 25.06. 2014 г.
Страница 10 из 10
7.2.2Серова Ф.Г., Янкина А.А. Сборник задач по термодинамике.М.:
Просвещение, 1976
7.2.3 Рейф Ф. Статистическая физика. М.: Наука, 1977
7.2.4 Телеснин Р.В. Молекулярная физика. Учебн.пособие. М.: Высшая
школа,1965
7.2.5 Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. М.:
Наука,1983
7.2.6 Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. Учебн.пособие. М.:
Наука,1979
7.2.7 Кассандрова О.Н., Матвеев А.Н.Методика решения задач по молекулярной
физике. М.:Изд-во МГУ, 1982
7.2.8 Сборник задач по общему курсу физики: Термодинамика и молекулярная
физика. /под ред.Д.В.Сивухина. М.: Наука,1976
7.2.9Физический практикум /под ред. В.И.Ивероновой., т.I
7.2.10Л.А.Сена Сборник вопросов и задач по физике. Учебн.пособие.
М.:Высшаяшкола, 1986
7.1.11Бурсиан Э.В. Физические приборы. Учебн.пособие. М.: Просвещение, 1984