Книга: Кириченко Н.А. «Термодинамика, статистическая и молекулярная физика. См. также в других словарях

Другие книги схожей тематики:

См. также в других словарях:

Молекулярная физика раздел физики, который изучает физические свойства тел на основе рассмотрения их молекулярного строения. Задачи молекулярной физики решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они… … Википедия

Раздел физики, изучающий физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их молекулярного строения. Из молекулярной физики выделились в самостоятельные разделы физика твёрдого тела, физическая кинетика, физическая … Энциклопедический словарь

Сегодня, 21 октября 2017 года, после долгой и тяжелой болезни ушел из жизни профессор кафедры общей физики, доктор физико-математических наук Николай Александрович Кириченко, любимый многими студентами за свои книги и лекции по общей физике.

Он заболел в конце декабря 2016 – начале январе 2017 года и весь весенний семестр лечился. В июне 2017 года Николай Александрович пришел на устный экзамен по термодинамике к своему потоку (ФОПФ 62Х) и рассказал об улучшении состоянии и о планах выйти на работу осенью. Учебное управление поставило его лекции в расписание потока ФОПФ + ФПФЭ второго курса, однако на протяжении сентября и октября Николая Александровича заменяли другие лекторы. Сегодня информацию о смерти подтвердили его коллеги с кафедры общей физики.

Н.А. Кириченко являлся профессором кафедры общей физики МФТИ, ведущим научным сотрудником Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, доктором физико-математических наук. Окончил факультет экспериментальной и теоретической физики МИФИ в 1972 г. Его круг научных интересов составляли теоретическая физика, лазерная физика, теория нелинейных колебаний и волн. Был научным редактором и автором журнала «Потенциал».

Николай Александрович Кириченко был известен студентам МФТИ в первую очередь благодаря своим замечательным учебникам по курсу общей физики, которые пользуются большой популярностью у физтехов за их краткость, емкость и содержательность. Известно много историй о том, как эти книги помогали качественно подготовиться к экзамену за буквально несколько дней. Вот что говорят о них (комментарии с сайта wikimipt.org):

Очень хорошие и удобные учебники. Никакой “воды”, как в Сивухине, но тем не менее ключевые моменты расписаны достаточно подробно. Кроме того, почти полностью совпадают с экзаменационной программой Физтеха, поэтому готовиться к экзаменам по ним – одно удовольствие.

Книжки его просто чудесны.

Были весьма популярны и его консультации перед устными экзаменами, считающиеся одними из лучших в МФТИ. Николай Александрович славился тем, что никогда не жалел времени, чтобы объяснить что-то студентам, и бывало, что его консультации длились более 6 часов без перерыва!

Консультации перед экзаменом клёвые. Обожает свои “развлекшечки” :)

Я вот только что пришёл с его консультации перед устной физикой… И я хочу видеть его своим лектором – одно восхищение!

Всегда проводит отличные консультации перед устным экзаменом.

Многие поколения физтехов уважают Николая Александровича за его педантичность, всегда строгий и официальный вид, очень полезные сдачи домашних заданий, огромное терпение, а также за невероятную харизму, чувство юмора и шутки про решение “легких” и “бесконечно легких” задачек.

Очень тепло отзываются о Н.А. Кириченко и коллеги. Приводим комментарий о его смерти преподавателя кафедры общей физики, выпускника ФПФЭ 2011 года Колдунова Леонида Модестовича:

Так сложилось, что про Николая Александровича я сначала очень много слышал, прежде чем успел познакомиться. Особенной стороной было то, что про него говорили исключительно в восторженных тонах и никак иначе. Ребята, которые учились на два года старше меня, говорили, что если хочешь знать физику, то обязательно надо учиться у Кириченко. Правда, на нашем курсе он не вел, поэтому у нас была отличная возможность послушать вторую волну абсолютно аналогичных отзывов от ребят на год младше нас. Николай Александрович был для них главным человеком на Физтехе, и я своими глазами видел, как он вдохновлял их учиться, развиваться и становиться лучше.

Мне посчастливилось ему сдавать Государственный экзамен. Среди всей комиссии он, безусловно, солировал, и экзамен наша группа сдавала скорее Кириченко, нежели группе преподавателей, которые были в аудитории. На кафедре общей физики есть правило, которое состоит в том, что экзамен должен быть продолжением образовательного процесса, и Николай Александрович явно этому правилу следовал. Во всяком случае, многие узнали в процессе сдачи что-то новое.

Чуть позже мне посчастливилось слушать от него курс лекций на базовой кафедре. Это был курс уже не общего характера, какие он ведет в МФТИ, а узкоспециализированный по лазерной термохимии. Там я увидел все то, про что до этого только слышал. Николай Александрович был исключительно доброжелательным, профессиональным и действительно потрясающим лектором. Кроме того, он был сильным и эрудированным ученым, у него действительно многому можно было научиться, что мы и делали.

Николай Александрович, спасибо Вам огромное! Мы Вас никогда не забудем.

Редакция “Потока” приносит искренние соболезнования родным, близким и всем знакомым Николая Александровича.

Краткий отрывок из начала книги (машинное распознавание)

Н. А. КИРИЧЕНКО
ТЕРМОДИНАМИКА,
СТАТИСТИЧЕСКАЯ И
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Москва
Физматкиига
2005
ББК 22.2
К 43
УДК 530Л @75.8)
К 43 КИРИЧЕНКО II. А. Термодинамика, статистическая и молекулярная физика/
Учебное пособие. 3-е изд. - М.: Физматкнига, 2005. - 176 с. ISBN 5-89155-130-6
Приведены основные определения и формулы термодинамики, статистической и молеку-
молекулярной физики, изучаемые в курсе общей физики во втором семестре. Пособие подготовлено
на основе лекций, читавшихся автором в Московском физико-техническом институте, и пред-
предназначено для студентов первых курсов, изучающих данный предмет, а также для студентов
старших курсов и преподавателей в качестве справочного материала.
Кириченко Николай Александрович
ТЕРМОДИНАМИКА, СТАТИСТИЧЕСКАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Верстка //. О. Рыжков
Редактор М Ю. Лешуков
Художник #. Я. Казанский
Подписано в печать 25.04.2005. Формат 60x90/16
Печать офсетная. Усл. печ. л. 11. Уч.-изд. л. 11.4
Тираж 1000 экз. Заказ N° 902
Издательство «Физматкнига»
141700, г. Долгопрудный Московской области, Институтский пер., 66
Тел./факс: @95) 408-76-81,409-93-28
E-mail: [email protected]
Интернет-магазин литературы по фундаментальным и прикладным наукам
WWW.FIZMATKNIGA.Rl)
Отпечатано в ППП «Типография «Наука» АИЦ «Наука» РАИ
121099, Г-99, Москва, Шубинский пер., 6
ISBN 5-89155-I30-6
9*78
58 1И551
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 7
Глава 1. Термодинамика 8
1.1. Основные определения 8
1.1.1. Система (8). 1.1.2. Классические и квантовые систе-
системы (8). 1.1.3. Подсистема (9). 1.1.4. Микроскопическое и ма-
макроскопическое состояния (9). 1.1.5. Термодинамическое равно-
равновесие (9). 1.1.6. Стационарное состояние A0). 1.1.7. Релакса-
Релаксация A0). 1.1.8. Квазистатический (равновесный) процесс A0).
1.1.9. Обратимые и необратимые процессы A1). 1.1.10. Круговой
процесс (цикл) A1). 1.1.11. Идеальный газ A2). 1.1.12. Темпе-
Температура A2). 1.1.13. Число Авогадро A2). 1.1.14. Молекулярно-
кинетический смысл температуры A2). 1.1.15. Уравнение состо-
состояния A3). 1.1.16. Уравнение состояния упругого стержня A5).
1.1.17. Функция состояния A6).
1.2. Первое начало термодинамики 16
1.2.1. Работа в квазистатическом процессе A6). 1.2.2. Адиабати-
Адиабатическая оболочка A7). 1.2.3. Внутренняя энергия A8). 1.2.4. Теп-
Теплота A8). 1.2.5. Первое начало термодинамики A8). 1.2.6. Теп-
Теплоемкость A8). 1.2.7. Внутренняя энергия идеального газа A9).
1.2.8. Соотношение Майера A9). 1.2.9. Адиабатический про-
процесс B0). 1.2.10. Политропический процесс B0). 1.2.11. Ско-
Скорость звука в газах и жидкостях B1). 1.2.12. Истечение газа из
отверстия B1).
1.3. Второе начало термодинамики 23
1.3.1. Тепловая машина B3). 1.3.2. Формулировки Клаузиуса
и Томсона (Кельвина) B3). 1.3.3. Цикл Карно B4). 1.3.4. Ко-
Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых машин B4).
1.3.5. Теоремы Карно A824 г.) B5). 1.3.6. КПД машины Кар-
Карно B6). 1.3.7. Термодинамическая шкала температур B7).
1.3.8. Неравенство Клаузиуса B8). 1.3.9. Энтропия C0).
1.3.10. Закон возрастания энтропии C1). 1.3.11. Объединенная
запись первого и второго начал термодинамики C1). 1.3.12. Эн-
Энтропия идеального газа C1). 1.3.13. Расширение идеального газа
в пустоту C1). 1.3.14. Парадокс Гиббса (парадокс смешения га-
газов) C2). 1.3.15. Холодильные машины C2).
1.4. Термодинамические потенциалы (функции) 34
1.4.1. Основные термодинамические потенциалы C4). 1.4.2. Со-
Соотношения Максвелла (взаимности) C6). 1.4.3. Производная
(&U/dV)T C6). 1.4.4. Уравнение состояния и энтропия излуче-
излучения C7). 1.4.5. Разность CF - Су C7). 1.4.6. Связь адиабати-
адиабатической и изотермической сжимаемостей C8). 1.4.7. Уравнения
Гиббса-Гельмгольца C8). 1.4.8. Энергия упругой деформации
стержня C9). 1.4.9. Максимальная работа C9).
1.5. Условия термодинамической устойчивости 41
1.5.1. Термодинамические неравенства D1). 1.5.2. Смысл уело*
вий устойчивости D3).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 2. Принципы статистической физики 44
2.1. Некоторые сведения из теории вероятностей 44
2.1.1. Комбинаторные формулы D4). 2.1.2. Формула Стирлин-
га и гамма-функция D5). 2.1.3. Вероятности и средние значе-
значения D6). 2.1.4. Биномиальное распределение E0). 2.1.5. Рас-
Распределение Пуассона E2). 2.1.6. Распределение Гаусса E3).
2.2. Распределение Больцмана 55
2.3. Распределение Максвелла 57
2.3.1. Гипотеза молекулярного хаоса E7). 2.3.2. Первый вывод
распределения Максвелла E8). 2.3.3. Второй вывод распреде-
распределения Максвелла F0). 2.3.4. Распределение по абсолютной ве-
величине скорости F1). 2.3.5. Распределение по энергиям F2).
2.3.6. Средние значения для идеального газа F2). 2.3.7. Ско-
Скорость звука F3). 2.3.8. Распределение Максвелла для N ча-
частиц F3). 2.3.9. Среднее число ударов молекул о стенку F5).
2.4. Распределение Максвелла-Больцмана 66
2.5. Принципы статистической механики 67
2.5.1. Микро- и макросостояния F7). 2.5.2. Фазовое простран-
пространство системы F7). 2.0.3. Постулаты F7). 2.5.4. Статистический
вес макросостояния F7). 2.5.5. Эргодическая гипотеза F9).
2.5.6. Фазовое пространство для одной частицы G0).
2.6. Распределение Гиббса 70
2.7. Статистическая сумма 73
2.7.1. Определение статистической суммы G3). 2.7.2. Статисти-
Статистическая сумма и средние величины G4). 2.7.3. Статистическая
сумма для распределений Больцмана и Максвелла G4).
2.8. Энтропия 76
2.8.1. Энтропия и статистический вес G6). 2.8.2. Аддитивность
энтропии G6). 2.8.3. Закон возрастания энтропии G7).
2.9. Статистическая температура 77
2.10. Энтропия и второе начало термодинамики 79
2.11. Энтропия идеального одноатомного газа 80
2.12. Статистическая сумма и свободная энергия 82
2.13. Третье начало термодинамики (теорема Нернста) 84
2.14. Парадоксы статистической физики и проблема обоснова-
обоснования термодинамики 85
Глава 3. Теория теплоемкости 89
3.1. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свобо-
свободы 89
3.1.1. Средняя поступательная энергия молекулы (89).
3.1.2. Средняя вращательная энергия молекулы (89). 3.1.3. Ко-
Колебательная энергия двухатомной молекулы (90). 3.1.4. Много-
Многоатомная молекула (91). 3.1.5. Средняя потенциальная энергия
при ангармоническом взаимодействии атомов в молекуле (92).
3.1.6. Макроскопическое тело (93).
3.2. Закон Дюлонга-Пти 95
3.3. Квантовая теория теплоемкости 96
ОГЛАВЛЕНИЕ 5
Глава 4. Флуктуации 100
4.1. Определения 100
4.2. Флуктуации числа частиц идеального газа 101
4.3. Флуктуации объема 102
4.4. Флуктуации температуры в заданном объеме 103
4.5. Зависимость флуктуации от числа частиц 104
4.6. Термодинамическая теория флуктуации 105
4.7. Влияние флуктуации на точность измерений 108
4,7.1. Пружинные весы A08). 4.7.2. Газовый термометр A09).
4.8. Тепловое расширение твердых тел 110
Глава 5. Процессы переноса в газах 112
5.1. Длина свободного пробега 112
5.1.1. Газокинетическое сечение молекулы A12). 5.1.2. Длина
свободного пробега A12). 5.1.3. Частота столкновений молекул
газа A13). 5.1.4. Формула Сазерленда A14). 5.1.5. Ослабление
потока частиц в газе A15). 5.1.6. Распределение молекул по
длинам свободного пробега A15).
5.2. Диффузия 116
5.2.1. Определения. Закон Фика A16). 5.2.2. Самодиффу-
Самодиффузия A17).
5.3. Теплопроводность 117
5.3.1. Определения. Закон Фурье A17).
5.4. Вязкость 118
5.5. Коэффициенты переноса 118
5.6. Уравнения диффузии и теплопроводности 120
5.6.1. Уравнение диффузии A20). 5.6.2. Уравнение теплопро-
теплопроводности A22). 5.6.3. Примеры решения уравнения теплопро-
теплопроводности A23).
5.7. Броуновское движение 125
5.7.1. Закон Эйнштейна-Смолуховского A25). 5.7.2. Связь по-
подвижности и коэффициента диффузии A26). 5.7.3. Броуновское
движение как случайные блуждания A26). 5.7.4. Скорость диф-
диффузии и теплопроводности A29). 5.7.5. Звук как адиабатический
процесс A29).
5.8. Эффузия разреженного газа 130
5.8.1. Эффект Кнудсена A30). 5.8.2. Эффузионное разделение
газовых смесей A31). 5.8.3. Свободное молекулярное течение
газа через трубу A32).
Глава 6. Фазовые переходы 134
6.1. Фазы и фазовое равновесие 134
6.1.1. Фаза и фазовый переход A34). 6.1.2. Экстенсивные и ин-
интенсивные величины A34). 6.1.3. Химический потенциал A34).
6.1.4. Условия равновесия фаз A35).
6.2. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса 136
6.2.1. Кривая фазового равновесия A36). 6.2.2. Кривая фазо-
фазового равновесия «жидкость- пар» A37). 6.2.3. Изотермическое
испарение жидкости в вакуум A38). 6.2.4. Теплоемкость насы-
насыщенного пара A39).
ОГЛАВЛЕНИЕ
6.3. Критическая точка 140
6.4. Тройная точка 141
6.5. Многокомпонентные системы. Правило фаз 143
6.6. Фазовые переходы первого и второго рода 145
6.6.1. Фазовые переходы первого рода A45). 6.6.2. Фазовые
переходы второго рода A45). 6.6.3. Фазовая диаграмма ге-
гелия A46).
67. Неидеальные газы 147
6.7.1. Уравнение Ван-дер-Ваальса A47). 6.7.2. Другие
уравнения состояния A48). 6.7.3. Изотермы газа Ван-
дер-Ваальса A49). 6.7.4. Приведенное уравнение Ван-
дер-Ваальса A50). 6.7.5. Равновесие фаз газа Ван-дер-
Ваальса A50). 6.7.6. Правило Максвелла A52). 6.7.7. О хими-
химическом потенциале газа Ван-дер-Ваальса A54). 6.7.8. Внутрен-
Внутренняя энергия и энтропия газа Ван-дер-Ваальса A54). 6.7.9. Сво-
Свободное расширение газа в вакуум A55).
6.8. Эффект Джоуля-Томсона 156
6.8.1. Дросселирование газа A56). 6.8.2. Дифференциальный
эффект Джоуля-Томсона A57). 6.8.3. Интегральный эффект
Джоуля-Томсона A58). 6.8.4. О механизмах эффекта Джоуля-
Томсона A60). 6.8.5. Изменение энтропии при дросселирова-
дросселировании A60). 6.8.6. Равновесное адиабатическое расширение га-
газа A60).
6.9. Газ Ван-дер-Ваальса вблизи критической точки 161
6.9.1. Теплота фазового перехода газа Ван-дер-Ваальса A61).
6.9.2. Теплоемкость газа Ван-дер-Ваальса A62). 6.9.3. Флукту-
Флуктуации плотности A63).
Глава 7. Поверхностные явления 166
7.1. Поверхностное натяжение 166
7.1.1. Поверхностная энергия A66). 7.1.2. Коэффициент поверх-
поверхностного натяжения A66). 7.1.3. Силы на границе раздела трех
сред A67).
7.2. Термодинамика поверхности 169
7.2.1. Формулировки первого и второго начал термодина-
термодинамики A69). 7.2.2. Внутренняя энергия поверхности A69).
7.2.3. Изотермическая теплота образования поверхности A69).
7.3. Формула Лапласа 170
7.4. Давление насыщенного пара над кривой поверхностью... 171
7.5. Кипение 173
7.5.1. Зависимость температуры кипения от давления A73).
7.5.2. Критический размер пузырька пара в жидкости A74).
Некоторые физические константы 176
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая книга основана на лекциях по общей физике, читавшихся
автором студентам первого курса МФТИ. В ней кратко, но вместе с тем
достаточно полно, излагаются основные вопросы термодинамики, стати-
статистической и молекулярной физики, включенные в программу курса. За-
Затронуто также небольшое число вопросов, выходящих за рамки обычной
программы, но представляющих, по мнению автора, особый интрес. Прак-
Практически для всех основных соотношений приводится подробный вывод.
Ввиду ограниченности объема книги в ней почти не обсуждаются кон-
конкретные эксперименты. По сравнению с предыдущим, 2-м изданием (М:
МФТИ, 2004), внесены исправления и уточнения, а также сделан целый
ряд дополнений, развивающих те или иные положения общей теории.
Пособие может быть полезным студентам при подготовке к семестро-
вомоу и заключительному экзаменам по общей физике, а также как спра-
справочный материал студентам старших курсов и преподавателям.
Для более подробного изучения предмета можно рекомендовать ли-
литературу . Полезной будет также книга }