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

Скачать / Download файл

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 процессов35

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 термодинамики57

16. Когда можно пользоваться представлением о количестве тепло­ты, содержащемся в теле60

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 термометра101

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 шкале110

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 равновесия153

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 молекул250

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 трубу359

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 вещества381

102. Свойства вещества в критическом состоянии. Определение кри­тических параметров387

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 Лапласа419

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 кристаллизация440

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