Общий курс физики. В 5 т. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. Сивухин Д.В.

Общий курс физики. В 5 т. 

Том II. Термодинамика и молекулярная физика

   Сивухин Д.В.

5-е изд., испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 544 с.

Второй том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом. Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий термодинамики и молекулярной физики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи.

Четвертое издание второго тома вышло в 1990 г.

Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических и инженерно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной.
 

Формат: djvu / zip

Размер: 4,8 Мб

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Предисловие к первому изданию................................................................. ........ 7

Введение

Глава  I.  

Температура

1.     Температура и термодинамическое равновесие........................................ ....... 13

2.     Термоскоп и температурные точки............................................................ ....... 17

3.  Эмпирические температурные шкалы........................................................ ....... 19

4.     Идеально-газовая шкала температур......................................................... ....... 21

5.     Виды термометров....................................................................................... ...... 26

6.  Международная практическая температурная шкала.............................. ....... 31

7.     Законы идеальных газов.............................................................................. ...... 33

8.     Уравнение  состояния  и  его  следствия  для  бесконечно  малых процессов  35

9.     Макроскопические параметры................................................................... ...... 38

Глава  II.  

Первое начало термодинамики

10.  Введение........................................................................................................ ...... 43

11.      Квазистатические процессы......................................................................... ...... 44

12.      Макроскопическая работа.......................................................................... ...... 45

13.  Первое начало термодинамики для системы в адиабатической оболочке........ 49

14.  Внутренняя энергия.................................................................................... ....... 52

15.  Количество теплоты. Математическая формулировка первого на­чала термодинамики 57

16.  Когда можно пользоваться представлением о количестве тепло­ты, содержащемся в теле 60

17.  Закон Гесса.................................................................................................... ...... 64

18.  Теплоемкость................................................................................................ ...... 65

19.      Внутренняя энергия идеального газа. Закон Джоуля.............................. ...... 67

20.  Уравнение Роберта Майера........................................................................ ....... 71

21.  Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона........................................ ...... 73

22.  Определение Ср /Су методом Клемана и Дезорма..................................... ...... 76

23.  Скорость звука в газах................................................................................ ...... 77

24.  Замечания относительно экспериментальных методов определе­ния Ср и Су для газов  79

25.  Уравнение Бернулли................................................................................... ...... 80

26.  Скорость истечения газа из отверстия....................................................... ...... 83

Глава  III.  

Второе начало термодинамики

27.  Общие замечания о первом и втором началах термодинамики . .                     85

28.  Различные формулировки основного постулата,  выражающего второе начало термодинамики  86

29.  Обратимые и необратимые процессы......................................................... ....... 91

30.  Цикл Карно и теорема Карно   ................................................................... ...... 94

31.  Термодинамическая шкала температур..................................................... ...... 96

32.  Тождественность термодинамической шкалы температур со шка­лой идеально-газового термометра 101

33.  Приведение шкалы газового термометра к термодинамической шкале.. ... 102

34.  Примеры на применение теоремы Карно................................................... ... 104

35.  Разность между теплоемкостями Ср и Су   ................................................     108

36.  Принципиальный способ градуировки термометра в термодина­мической шкале 110

37.  Неравенство Клаузиуса (для частного случая)......................................... ... 111

38.  Неравенство Клаузиуса в общем виде.......................................................     115

39.  Принцип динамического отопления............................................................ ... 120

40.  Равенство Клаузиуса. Энтропия.................................................................     122

41.  Закон возрастания энтропии....................................................................... ... 127

42.  Обобщение понятия энтропии на неравновесные состояния  ....                   129

43.  Возрастание энтропии при диффузии газов. Парадокс Гиббса . .                133

44.  Различные понимания второго начала термодинамики............................. ... 135

45.  Термодинамические функции......................................................................     136

46.  Термодинамическая теория эффекта Джоуля-Томсона........................... ... 140

47.  Общие замечания о методе термодинамических функций. При­меры .....     144

48.  Максимальная работа и свободная энергия.............................................. ... 147

49.  Электродвижущая сила гальванического элемента...................................     149

50.  Общие критерии термодинамической устойчивости.................................     152

51.  Принцип Ле-Шателье™Брауна и устойчивость термодинамиче­ского равновесия 153

Глава  IV.  

Теплопроводность

52.  Уравнение теплопроводности..................................................................... ... 162

53.  Простейшие стационарные задачи на теплопроводность..........................     167

54.  Нестационарные задачи. Теорема единственности....................................     169

55.  Принцип суперпозиции температур. Температурные волны ....                  174

56.  Задача об остывании полупространства.....................................................     178

57.  Внешняя теплопередача............................................................................... ... 180

Глава V.  

Простейшие вопросы молекулярно-кинетиче­ской теории вещества

58.  Введение........................................................................................................     183

59.  Давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории               186

60.  Скорости теплового движения газовых молекул...................................... ... 191

61.  Давление фотонного газа............................................................................. ... 193

62.  Молекулярно-кинетический смысл температуры. Равномерное распределение

кинетической энергии теплового движения по по­ступательным степеням свободы   194

63.  Равномерное распределение кинетической энергии по степеням свободы        199

64.  Броуновское движение................................................................................ ... 206

65.  Вращательное броуновское движение.......................................................     211

66.  Классическая теория теплоемкости идеальных газов................................ ... 212

67.  Адиабатическое нагревание и охлаждение газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории   216

68.  Классическая теория теплоемкости твердых тел (кристаллов) . .                      220

69.  Недостаточность классической теории теплоемкостей. Понятие о квантовой теории (качественное рассмотрение) 221

Глава VI.  

Статистические распределения

70.  Элементарные сведения из теории вероятностей.......................................... .. 228

71.  Распределение скоростей молекулы газа. Постановка задачи . . .                     239

72.  Закон распределения скоростей Максвелла...................................................    245

73.  Распределение  молекул  по  абсолютным  значениям  скоростей. Средние скорости молекул 250

74.  Другое доказательство закона распределения скоростей Макс­велла. Принцип детального равновесия 253

75.  Среднее число молекул, сталкивающихся со стенкой сосуда....                        259

76.  Опытная проверка закона распределения скоростей Максвелла .                     265

77.  Закон распределения Больцмана................................................................... .. 268

78.  Работы Перрена по определению постоянной Авогадро.............................    275

79.  Распределение Больцмана и атмосферы планет............................................    278

80.  Энтропия и вероятность................................................................................    285

81.  Флуктуации.................................................................................................... .. 292

82.  Метод наиболее вероятного распределения в статистике Больц­мана ......... .. 299

83.  Статистики Ферми™Дирака и Бозе™Эйнштейна........................................ .. 306

84.  Теорема Нернста...........................................................................................    313

85.  Квантовая теория теплоемкостей Эйнштейна............................................... .. 317

Глава VII.  

Явления переноса в газах

86.  Средняя длина свободного пробега............................................................... .. 322

87.  Эффективное сечение....................................................................................    328

88.  Ослабление пучка молекул в газе..................................................................    332

89.  Вязкость и теплопроводность газов...............................................................    334

90.  Самодиффузия в газах.................................................................................... .. 343

91.  Связь диффузии с подвижностью частицы.....................................................    345

92.  Концентрационная диффузия в газах............................................................    346

93.  Броуновское движение как процесс диффузии..............................................    348

94.  Термическая диффузия в газах...................................................................... .. 350

95.  Явления в разреженных газах........................................................................ .. 352

96.  Молекулярное течение ультраразреженного газа через прямоли­нейную трубу  359

Глава VIII.  

Реальные газы

97.  Молекулярные силы и отступления от законов идеальных газов                      366

98.  Уравнение Ван-дер-Ваальса...........................................................................    369

99.  Другой метод введения поправки на силы притяжения между молекулами. Уравнение Дитеричи   374

 

100.  Изотермы газа Ван-дер-Ваальса..................................................................... .. 377

101.  Изотермы реального газа. Правило Максвелла. Непрерывность газообразного и жидкого состояний вещества 381

102.  Свойства вещества в критическом состоянии. Определение кри­тических параметров 387

103.  Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса............................................... ... 393

104.  Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса................................ ... 395

105.  Методы получения низких температур и сжижения газов....................... ... 401

Глава  IX.  

Поверхностное натяжение

106.  Поверхностное натяжение и некоторые явления, с ним связанные              407

107.  Термодинамика поверхностного натяжения.............................................. ... 413

108.  Краевые углы. Смачивание и несмачивание.............................................. ... 416

109.  Разность давлений по разные стороны изогнутой поверхности жидкости. Формула Лапласа 419

110.  Капиллярно-гравитационные волны малой амплитуды............................ ... 430

Глава X.  

Фазовые равновесия и фазовые превращения

111.  Фазы и фазовые превращения.................................................................... ... 434

112.  Условие равновесия фаз химически однородного вещества.................... ... 437

113.  Уравнение  Клапейрона-Клаузиуса.   Испарение  и  конденсация. Плавление и кристаллизация 440

114.  Зависимость давления насыщенного пара от температуры...................... ... 445

115.  Теплоемкость насыщенного пара................................................................ ... 449

116.  Тройные точки. Диаграммы состояния...................................................... ... 452

117.  Кипение и перегревание жидкости.............................................................. ... 455

118.  Зависимость давления насыщенного пара от кривизны поверхно­сти жидкости 458

119.  Метастабильные состояния......................................................................... ... 462

120.  Фазовые превращения второго рода......................................................... ... 466

121.  Конвективная устойчивость жидкостей и газов........................................ ... 470

Глава XI.  

Растворы

122.  Общие сведения............................................................................................ ... 476

123.  Растворимость тел........................................................................................ ... 477

124.  Осмос и осмотическое давление.................................................................. ... 482

125.  Закон Рауля.................................................................................................. ... 485

126.  Повышение точки кипения и понижение точки замерзания рас­твора   .. ... 486

127.  Правило фаз................................................................................................. ... 489

128.  Диаграммы состояния бинарных смесей..................................................... ... 492

Глава XII.  

Симметрия и строение кристаллов

129.  Симметрия тел.............................................................................................. ... 498

130.  Кристаллические решетки........................................................................... ... 502

131.  Кристаллические системы............................................................................ ... 507

132.  Пространственные группы и кристаллические классы кристал­лов ....... ... 512

133.  Миллеровские индексы и индексы направлений....................................... ... 516

134.  Решетки химических элементов и соединений............................................ ... 519

135.  Дефекты в кристаллах.................................................................................. ... 523

Именной указатель................................................................................................. ... 529

Предметный указатель........................................................................................... ... 531

Приложение