Код курса:

Статус:           По выбору

Аудитория:    специальный

Специализация: Физика
        молекулярных процессов

Семестр:            2

Трудоёмкость:   2 з.е.

Лекций:           36 часов

Практ. занятий:  0 часа

Отчётность:        экзамен

Начальные            М-ПК-1,
компетенции:       М-ПК-6
 

Приобретаемые     М-ПК-2,
компетенции:        М-ПК-3

Аннотация курса

Целью курса «Фазовые переходы» является изучение изменений физических свойств и микроструктуры сред при фазовых превращениях. Курс включает в себя термодинамическую теорию и основы статистической теории фазовых переходов. Акцентируется внимание на значении флуктуационных процессов, имеющих место в критической области.

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен восстановить и дополнить общую картину физической теории, касающейся описания жидкого состояния вещества.

Образовательные технологии

Курс имеет электронную версию для презентации. Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Курс читается в логической взаимосвязи со специальными дисциплинами: «Физика жидкостей», «Электрические свойства жидкостей», «Квантовая химии и теория строения молекул».

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

1.Г.Стенли Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир.1973.

2. Ш.Ма Современная теория критических явлений. М.: Мир. 1980.

3. Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. М., Наука. 1987.  

4. А.З. Паташинский, В.Л. Покровский.   Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука 1982.

5. Р. Балеску. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Том 1. М.: Мир. 1978.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

1. Благонравов Л.А. Явления переноса в простых жидкостях. Ф. физ.ф-т МГУ. 2008.
2. Веденов А.А. Физика растворов. М.:Наука.1984.
3. Мартынов Г.А. Классическая статистическая механика. Теория жидкостей. Долгопрудный. Интеллект, 2011.
4. Смирнова Н.А. Молекулярная теория растворов. Л.Химия, 1987.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

1. О. О. Карчевский, А. В. Соболева, Л. А. Благонравов, Д. А. Васильев. Измерение коэффициента теплового расширения жидких металлов методом двойной модуляции с усовершенствованной системой компенсации температурного отклика// Теплофизика высоких температур. 2011. Т. 49. № 2. С, 314 -317.

2.Ильина С.Г., Третьякова И.В., Петрова В.А. Свойства адсорбционного слоя в бинарной жидкой смеси вблизи критической точки.// Вестник Моск. Ун-та, сер.3. физ.астрон, 2010, №2, с.56.

Программное обеспечение и ресурсы в интернете

molphys.phys.msu.ru

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 6 и 14 неделе в форме контрольных работ с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится раз в две недели. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; вопросы и задачи для контрольных работ; вопросы к экзамену; тесты и компьютерные тестирующие программы; темы докладов и рефератов.

Раздел

Неделя

1. 2 часа. Примеры фазовых переходов (ФП) второго рода, аномалии в критической точке (экспериментальные данные). Газ Ван-дер-Ваальса. Кривая сосуществования. Магнитный ФП. Точка Кюри

1

2 часа.Термодинамика ФП. Условия равновесия фаз. Термодинамическая устойчивость однофазного состояния вещества. Фазовый переход 2-го рода Фазовые диаграммы. Уравнение Клайперона-Клаузиуса. Теория Эренфеста

2

2 часа. Метод среднего поля в теории равновесных ФП. Трудности микроскопической теории ФП Уравнение Ван-дер-Ваальса и критическая точка пар-жидкость. Магнитные ФП. Теория Кюри-Вейсса. Критические индексы. Корреляционная функция вблизи критической точки. Теория Орнштейна-Цернике.

3

2 часа. Модель Изинга. Статсумма одномерной цепочки. Флуктуационно-диссипативное соотношение. Магнитная восприимчивость, теплоемкость и энтропия. Решеточный газ.

4

2 часа. Скейлинговая теория ФП. Метод среднего поля. Теория Ландау. Гамильтониан Гинзбурга-Ландау-Вильсона. Гипотеза скейлинга

5

2 часа. Флуктуационные эффекты вблизи точек ФП 2-го рода. Энергия Ландау-Гинзбурга. Критическая часть термодинамического потенциала. Длинноволновые флуктуации. Измеряемые физические величины. Связь термодинамических производных с корреляционными функциями.

6

2 часа. Критические флуктуации и ренормализационная группа. Метод ренормгруппы. Фиксированные точки и универсальность. Вычисление критических индексов.

7

2 часа.   Поверхности и границы раздела. Методы термодинамического описания поверхности. Межфазные поверхности вблизи критических точек. Межфазное натяжение. Уравнение Эйлера и профиль плотности. Простые оценки. Флуктуационные эффекты. Критическое поведение полубесконечных систем.

8

2 часа. Кинетика фазовых переходов. Метастабильные фазовые состояния. Гетерофазные флуктуации. Теория Фольмера-Вебера-Френкеля. Теория Беккера-Деринга-Зельдовича. Кинетика роста новой ффазы. Теория Лифшица-Слезова. Нестационарное и гетерогенное зарождение. Релаксация параметра порядка вблизи точки ФП 2-го рода.

9

2 часа. Динамические явления в критической области. Колебательные и релаксационные моды. Метод рассеяния света. Формула Ландау-Плачека. Структура несмещенной компоненты Рэлея.

10