Лекторы
Д.ф.-м.н., проф., Сысоев Николай Николаевич, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, sysoev@phys.msu.ru, +7(495)939-10-97
Доктор физико-математических наук, профессор, Знаменская Ирина Александровна, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, znamen@phys.msu.ru 8 495 939 44 28.
Аннотация дисциплины
Вводный курс для студентов, специализирующихся в области молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества. Первой задачей курса является знакомство с основными направлениями развития современной физики молекулярных процессов на кафедре и ее практических приложений. Вторая задача – это анализ тех конкретных проблем, которые в данный момент разрабатываются на кафедре. Во второй части курса студенты выступают с докладами по актуальным вопросам
Цели освоения дисциплины
Целью курса является ознакомление студентов с современными проблемами молекулярной физики и знакомство с основными научными направлениями кафедры на более высоком уровне по сравнению с простой обзорной лекцией.
Задачи дисциплины
Дать возможность студентам сориентироваться в многообразии проблем и задач, построить классификацию и составить представление об используемых методах и подходах.
Компетенции
Компетенции, необходимые для освоения дисциплины - ОНК-1.
Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ОНК-4, ПК-2.
Требования к результатам освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен
знать основные, наиболее известные проблемы, рассматриваемые в современной молекулярной физике;
уметь сформулировать основные темы исследований и используемые подходы к решению задач;
Содержание и структура дисциплины ( рассматривается только первая часть курса связанная с лекциями ведущих сотрудников кафедры).
|
Вид работы |
Семестр |
Всего |
||
|
6 |
|
|
||
|
Общая трудоёмкость, акад. часов |
68 |
… |
… |
120 |
|
Аудиторная работа: |
… |
… |
… |
… |
|
Лекции, акад. часов |
34 |
… |
… |
34 |
|
Семинары, акад. часов |
34 |
… |
… |
34 |
|
Лабораторные работы, акад. часов |
… |
… |
… |
… |
|
Самостоятельная работа, акад. часов |
38 |
… |
… |
38 |
|
Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с оценкой, экзамен) |
зачет |
… |
… |
… |
|
N |
Наименование |
Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий |
Форма |
|||
|
Аудиторная работа |
Самостоятельная работа |
|||||
|
Лекции |
Семинары |
Лабораторные работы |
||||
|
1 |
Гидродинамика и кинетика газов, физика горения и взрыва, физика низкотемпературной плазмы |
2 часа. Общая характеристика молекулярной физики как науки, основные подходы и методы. |
… |
… |
2 часа. Работа с лекционным материалом |
ДЗ, КР, Об. |
|
2 часа. Гидродинамика неравновесного газа: процессы самоорганизации, конвекция и ячейки Бенара, тепловой взрыв. |
… |
… |
2 часа. Анализ систем с самоорганизацией |
|||
|
2 часа. Горение и взрыв, детонационные волны: переход горения в детонацию, физические явления при взрыве, тротиловый эквивалент, экологические проблемы. |
… |
… |
4 часа. Основные особенности горения и детонации – решение простейших задач |
|||
|
2 часа. Физико-химическая кинетика: физический взгляд на химические реакции, химические лазеры, лазерное управление химическими реакциями, |
… |
… |
4 часа Простейшие задачи физико-химической кинетики |
|||
|
2 час. Современные численные методы в молекулярной физике. Вычислительная физика. Гидродинамические неустойчивости. Инерционная (гравитационная) неустойчивость: - Релея –Тейлора, Кельвина –Гельмгольца, Рихтмайера – Мешкова. |
… |
… |
2 часа. Анализ особенностей различных типов неустойчивостей.. |
|||
|
2 час. Обработка результатов и оценка погрешности косвенных измерений. Цифровая обработка изображений в теневом фоновом методе. |
… |
… |
2 часа. Освоение лекционного материала по теме “Теневой фоновый метод и цифровая обработка изображений”. |
|||
|
|
|
2 часа. Классификация газовых разрядов. Элементарные процессы в низкотемпературной плазме газового разряда. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материалом. Определение вероятностей элементарных процессов в газоразрядной плазме. |
|
|
|
|
2 ч. Энергообмен на границе раздела жидкость-газ |
|
|
2ч. Расчеты энергообмена в простейших системах |
|
|
|
|
4 часа. Ударные волны. Методы диагностики быстропротекаю-щих процессов. Сверхзвуковые течения газа и плазмы. |
|
|
4 ч. Работа с лекционным материалом. Расчет параметров газа за ударной волной. |
|
|
2 |
Физика жидкостей |
2 часа. Энергообмен на границе раздела, простые жидкости. Уравнения состояния Фазовые переходы.. |
… |
… |
2 ч. Путешествия по фазовой диаграмме. |
ДЗ, КР, Об. |
|
2 часа. .Фазовые переходы второго рода. Критическая точка. Сверхкритический флюид.. |
… |
… |
2 ч. Свойства сверхкритического флюида |
|||
|
2 час Переход жидкость - пар и металл - неметалл в жидких металлах. |
|
|
2ч. Особенности жидких металлов |
|||
|
2 часа. Открытие ЖК- состояния. Мезофаза. Различные типы жидких кристаллов. Хиральность |
… |
… |
2 ч. Доп. Литература по хиральности. |
|||
|
2 часа Классификация жидких. кристаллов Термотропные и лиотропные жидкие кристаллы. Параметр порядка.Теория Ландау- Де-Жена Фазовые переходы и циботоксические группы. |
|
|
2 ч. Классификация жидких кристаллов |
|||
|
2 часа. Лиомезоморфизм. Лиотропные системы в биологии. Амфифильные системы. Структурные элементы лиотропных фаз. Аналогия с биологическими структурами. |
… |
… |
2 часа Работа с материалом лекций |
|||
|
|
|
2 часа Клетки, белки ,мембраны. Особенности взаимодействия ионов металлов (в том числе тяжелых металлов) с заряженными поверхностями белковых молекул. Образование дипольных белковых кластеров. |
|
|
2 ч.Анализ взаимодействия ионов металлов с белками |
|
Место дисциплины в структуре ООП ВПО
1. Обязательный.
2. Вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.
3. Курс опирается на базовые курсы по общей физике.
- К началу освоения данного курса необходимы знания, полученные учащимися в рамках общего курса физики на физическом факультете МГУ.
- Освоение курса необходимо для выполнения научно-исследовательской работы.
Образовательные технологии
Материалы курса размещены на сайте кафедры. Лекции, контрольные работы.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
Проводятся промежуточные контрольные работы по определению уровня усвоения материала.
Примеры вопросов и задач
- Какие системы называют открытыми?
- Опыт Бенара – его основные параметры и результаты.
- Какие преимущества дает пренебрежение сжимаемостью жидкости при моделировании конвективных течений?
- Зачем нужны методы с пространственной аппроксимацией высокого порядка точности?
- Основные этапы обработки при измерении температуры жидкости теневым фоновым методом.
- Какими параметрами характеризуется низкотемпературная плазма?
- Перечислите основные типы газовых разрядов.
- Что такое ударная волна? При каких условиях возникают ударные волны?
- Как зарегистрировать ударную волну?
- Предмет вычислительной физики.
- Основные группы вычислительных методов в задачах молекулярной физики.
- Предмет вычислительной гидродинамики.
- Гидродинамические неустойчивости Релея –Тейлора, Кельвина –Гельмгольца, Рихтмайера – Мешкова.
- Сверхкритический флюид и его свойства.
- Свойство хиральности и ее роль в жизнедеятельности биологических систем.
- Значение радиуса иона в образовании гидратной оболочки.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Основная литература
- А.И. Осипов, Н.Н Сысоев, А.В. Уваров. Современная молекулярная физика. Неравновесный газ. – М.: МГУ, физический факультет, 2006.
- А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.
- Сысоев Н.Н., Селиванов В.В., Хахалин А.В. Физика горения и взрыва. Часть 1. Горение и детонация. Учебное пособие. М., 2011. 200 с.
- М. Ван-Дайк. Альбом течения жидкости и газа. Москва, Мир, 1986.
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М., Наука, 1987.
- Браун Г., Уилкен Д., Жидкие кристаллы и биологические структуры. М.,Мир.1982
Дополнительная литература
- Сысоев Н.Н., Осипов А.И., Уваров А.В. Нанотехнологии и физика молекул // Вестник Московского Университета, сер.3, физ. астрон., 2009, №1, с.3-10.
- Эртель Г. Путеводитель Прандтля по гидроаэродинамике. РХД, 2007.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2-х т. - М., Мир, 1991.
- Васильев Л.А. Теневые методы. - М., Наука, 1968.
- Токарев М.П., Маркович Д.М., Бильский А.В. Адаптивные алгоритмы обработки изображений частиц для расчета мгновенных полей скорости // Вычислительные технологии, 2007, т.12, №3, с.109-131.
- Петрова Г.П. . Анизотропные жидкости .Биологические структуры. .Москва 2005г.
- Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов, М. Наукаю1983
Интернет-ресурсы
Материалы курса доступны на сайте кафедры молекулярной физики http://molphys.phys.msu.ru
Материально-техническое обеспечение
В соответствии с требованиями п.5.3. образовательного стандарта МГУ по направлению подготовки «Физика».
Аудитория 2-44.
В наличии есть проектор и компьютер для презентации.