Термодинамика и статистическая физика.

2.1. Феноменологическая термодинамика.

(МУ) Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Эмпирическая температурная шкала. Квазистатические процессы. Уравнение состояния в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический процессы в идеальных газах. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Энтропия.

(БУ) Связь теплоемкости идеального газа с числом степеней свободы молекул. Политропический процесс и его частные случаи. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Фазовые превращения. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическая изотерма. Эффект Джоуля-Томсона. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.

(РУ) Химический потенциал. Условия химического равновесия. Ионизационное равновесие. Фазы и условия равновесия фаз. Термодинамика поверхности раздела двух фаз. Поверхностные энергия и натяжение. Капиллярные явления. Термодинамика необратимых процессов.

2.2. Молекулярно-кинетическая теория.

(МУ) Давление газа с точки зрения МКТ. Теплоемкость и число степеней свободы молекул газа. Распределение Максвелла для модуля и проекций скорости молекул идеального газа. Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. Распределение Больцмана и барометрическая формула.

(БУ) Вывод распределений Максвелла и Больцмана из условия равновесного характера движения молекул. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости. Определение числа Авогадро методом Перрена.

2.3. Статистическая физика.

(РУ) Макро- и микросостояния. Статистический вес и вероятность макросостояния. Биномиальное распределение и его нормальная асимптотика. Фазовое пространство. Равновесное распределение частиц в фазовом пространстве. Две системы в тепловом контакте. Энтропия и температура. Основное термодинамическое тождество. Система и термостат. Распределение Гиббса. Вывод распределений Максвелла и Больцмана из распределения Гиббса.

2.4. Элементы физической кинетики.

(МУ) Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.

Броуновское движение.

(БУ) Число столкновений и длина свободного пробега молекул идеального газа. Эмпирические уравнения переноса: Фика, Фурье и Ньютона. Релаксация к состоянию равновесия.

(РУ) Связь диффузии с броуновским движением. Чувствительность измерительных приборов. Шумы. Принцип Онзагера.

2.5. Макроскопические системы вдали от теплового равновесия.

(БУ) Открытые диссипативные системы. Самоорганизация в открытых системах, роль нелинейности. Флуктуации. Бифуркации и катастрофы. Идеи синергетики. Примеры самоорганизации в живой и неживой природе. Динамический хаос.