Коллоквиум 2

П Р О Г Р А М М А
теоретического коллоквиума № 2 по курсу «Физика часть 1»
для студентов ЭТО, первого курса в весеннем семестре 2014/2015 учебного года
Закон сохранения импульса в СТО. Релятивистская масса и импульс.
Основное уравнение релятивистской динамики. Кинетическая энергия релятивистской частицы.
Закон взаимосвязи массы и энергии.
Термодинамические системы и их параметры. Что называют термодинамической системой?
Какие величины называют параметрами термодинамической системы? Перечислите
макроскопические и микроскопические параметры, описывающие состояния вещества. Какие
состояния термодинамической системы называют равновесными? Какие состояния
термодинамической системы называют неравновесными? Что называется релаксацией
термодинамической
системы?
Какие
термодинамические
процессы
называют
квазистатическими?
5. Внутренняя энергия. Что следует понимать под внутренней энергией термодинамической
системы? Как найти внутреннюю энергию одноатомного газа? Как связана температура и
средняя кинетическая энергия теплового движения атомов и молекул? Является ли внутренняя
энергия функцией состояния системы?
6. Первое начало термодинамики. Какая машина называется «вечным двигателем первого рода»?
7. Работа, совершаемая системой при малом изменении объема системы. Является ли работа,
совершаемая термодинамической системой, функцией ее состояния или это функция процесса?
8. Термодинамические процессы. Какие процессы в термодинамических системах называют
квазистатическими?
9. Изопроцессы. Зависит ли работа при квазистатическом процессе перехода системы из одного
состояния в другое только от начального и конечного состояний системы, или она зависит и от
пути перехода от одного состояния к другому?
10. Уравнение состояния идеального газа. Каков физический смысл, размерность и численное
значение универсальной газовой постоянной R? Запишите уравнение состояния идеального газа.
Что понимают под идеальным газом? Основные допущения, принимаемые в данной модели.
11. Теплота и работа. Являются ли теплота и работа функциями состояния системы или это только
две эквивалентные формы передачи энергии?
12. Теплоемкость идеального газа. Cp и CV. Обоснуйте утверждение, что универсальная газовая
постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К) численно равна работе изобарного расширения 1 моля
идеального газа при повышении его температуры на 1 К.
13. Теплоемкость при постоянном объеме и давлении. Энтальпия.
14. Что называют числом степеней свободы молекулы? Гипотеза о равнораспределении энергии по
степеням свободы.
15. Каково содержание закона о равнораспределении энергии по степеням свободы? Как связаны
давление газа и среднеквадратичная скорость его молекул?
16. Молярная теплоемкость газообразного водорода при постоянном объеме. Как найти общее число
степеней свободы молекулы? Найдите температуру, при которой «размораживаются»
колебательные степени свободы водорода?
17. Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют
изохорными? Приведите пример изохорного процесса. Запишите первое начало термодинамики
для изохорного процесса. Работа при изохорном процессе.
18. Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют
изотермическими? Запишите первое начало термодинамики для изотермического процесса.
Работа при изотермическом процессе.
19. Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют
адиабатными? Приведите пример адиабатного процесса. Запишите первое начало
термодинамики для адиабатного процесса. Работа при адиабатном процессе.
20. Изопроцессы в газах. Какие процессы, протекающие в термодинамической системе, называют
изобарными? Приведите пример изобарного процесса. Запишите первое начало термодинамики
для изобарного процесса. Работа при изобарном процессе.
1.
2.
3.
4.
1
21. Политропические процессы. Уравнение политропы. Приведите примеры политропных
процессов. Работа газа при политропических процессах. Круговой процесс. Какой круговой
процесс называется равновесным и обратимым? Тепловая машина КПД тепловой машины
23. Приведите схему работы тепловой машины. Идеальная тепловая машина. Второе начало
термодинамики. Дайте определение второго начала термодинамики в формулировке Клаузиуса.
Какая машина называется «вечным двигателем второго рода»?
25. Энтропия. Дайте определение энтропии, исходя из ее термодинамического смысла. Свойства
энтропииСформулируйте закон возрастания энтропии. Для каких систем выполняется закон
возрастания энтропии? Является ли наша Вселенная такой системой? Может ли энтропия
уменьшаться? Если да – то укажите когда это возможно. В каком состоянии замкнутой системы
энтропия этой системы будет максимальной?
27. Энтропия. Дайте определение энтропии, исходя из ее статистического смысла.
28. Энтропия и внутренняя энергия. Свободная энергия. Вычисление энтропии Теорема Нернста
30. Дайте определение прямого цикла Карно. Какой процесс называется изоэнтропийным?
Начертите график цикла в координатах TS. Чему равен КПД цикла Карно? Сформулируйте
теорему Карно.
31. Скорости газовых молекул. Опыт Штерна.Вероятность события. Понятие о распределении
молекул газа по скоростям. Условие нормировки.
33. Функция распределения Максвелла. Запишите математическое выражение для функции f(v).
Проанализируйте его. Как изменится вид функции при варьировании различных параметров,
входящих в него?
34. Наиболее вероятная, среднеквадратичная и средняя арифметическая скорости молекул газа.
Каким образом находят наиболее вероятную скорость молекулы? Приведите алгоритм вывода и
формулу. Дайте физический смысл наиболее вероятной скорости.
35. Каково физическое содержание среднеквадратичной скорости? Каким образом можно получить
формулу данной скорости?
36. Какой физический смысл среднеарифметической скорости? Запишите алгоритм вычисления
данной скорости, используя выражение для f(v).
37. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
38. Закон распределения Максвелла-Больцмана.
39. Реальные газы. Что называется реальным газом? Силы отталкивания и силы притяжения между
молекулами. Потенциал Ленарда – Джонса.
40. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Запишите уравнение Ван-дер-Ваальса. Какие эффекты учитывает
это уравнение?
41. Изотермы уравнения Ван-дер-Ваальса. В чем состоит различие изотерм реального и идеального
газа? Объясните смысл критических параметров реального газа.
Литература
1. Иродов Е.И. Механика. Основные законы. М.: Лаборатория знаний, 2005.
2. Иродов Е.И. Физика макросистем. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 1. Механика. М.: Изд. «Астрель», 2002.
4. Ю.И. Тюрин, И.П. Чернов, Ю.Ю. Крючков, Физика. Ч.1. Механика. Молекулярная физика.
Термодинамика. Томск: Изд.Том. ун-та, 2004.
Зав. каф. ТиЭФ
В.Ф.Пичугин
2