Лектор

Д.ф.-м.н., профессор., Уваров Александр Викторович,  uvarov@phys.msu.ru, 8(495)9392694.

Аннотация дисциплины

Анализ неравновесных систем может быть проведен с помощью подходов неравновесной термодинамики и с помощью кинетического описания. В курсе рассматриваются основы этих подходов и излагаются основные положения неравновесной термодинамики и физической кинетики. Помимо самостоятельного значения, данный курс позволяет перейти к изучению таких предметов, как гидродинамика релаксирующих и реагирующих сред, физика горения и взрыва, плазменная газодинамика.

Цели освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные положения неравновесной термодинамики и физической кинетики, уметь решать простейшие задачи, связанные с анализом потоков и сил, выписывать простейшие кинетические уравнения.

Задачи дисциплины.

Компетенции.

         Компетенции, необходимые для освоения дисциплины - ПК-1.

        Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ПК-2, ПК-3.

Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

Знать основные постулаты неравновесной термодинамики и основные релаксационные процессы

уметь решать простейшие задачи в области неравновесной термодинамики и кинетики;

владеть навыками составления термодинамических уравнений, связывающих потоки и силы,

иметь опыт анализа простейших неравновесных систем

Содержание и структура дисциплины.

Место дисциплины в структуре ООП ВПО

1. Обязательный
2. Дисциплина профиля.
3. Курс опирается на базовые курсы по математике и физике, читаемые на физическом факультете. В свою очередь курс дает необходимые знания для усвоения целого ряда дисциплин профиля и спецкурсов кафедры

• К началу освоения данного курса необходимы знания, полученные учащимися в рамках следующих дисциплин: математический анализ, дифференциальные уравнения, курсы общей физики.
• Освоение курса необходимо для курсов «Гидродинамика релаксирующих и реагирующих сред», «Физика горения и взрыва», научно-исследовательской практики, научно-исследовательская работы.

Образовательные технологии

Учебный процесс основан на стандартном подходе с лекциями и контрольными работами. Материалы курса размещены на сайте кафедры, курс обеспечен целым рядом книг и пособий, написанных сотрудниками кафедры.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Домашние задания, тесты, контрольные работы.

 Контрольные вопросы:

1. Потоки и силы в неравновесной термодинамике.
2. Второе начало термодинамики для неравновесных систем.
3. Термодиффузия и ее практическое применение.
4. Теорема Пригожина – примеры расчетов.
5. Примеры диссипативных структур.
6. Что такое b в интеграле столкновений?
7. Оценить время максвеллизации с помощью уравнения Больцмана.
8. При каких условиях справедливо приближение Энскога – Чепмена? Приведите пример, когда это приближение не работает.
9. Указать три стадии в процессе установления равновесия в бинарной смеси одноатомных газов с сильно различающимися массами.
10. Чему равен параметр малости в методе Энскога – Чепмена?
11. Написать выражение для средней скорости, если известна .
12. Найти решение простого релаксационного уравнения при условии, что время релаксации и равновесное состояние постоянны.
13. Что такое величина g уравнении Больцмана?
14. Справедлива ли теорема Больцмана в классической механике?
15. Двухатомный газ. Последовательность установления равновесия по степеням свободы.
16. Проставить пределы интегралов в интеграле столкновений в уравнении Больцмана.
17. Что такое Н-теорема и в чем ее смысл?
18. Из каких соображений получается правая часть уравнения Больцмана?
19. Написать общее выражение для времени релаксации, основываясь на простом релаксационном уравнении.
20. Как зависит время релаксации от температуры в приближении Ландау- Теллера?
21. Как зависит константа скорости P10 от температуры в приближении Ландау – Теллера? Сравнить с аррениусовской зависимостью.
22. Иерархия времен релаксации.
23. Принцип детального равновесия на примере вероятностей колебательных переходов.
24. Расстояние между соседними уровнями при вращательных переходах в двухатомных молекулах.
25. При каких условиях время вращательной релаксации будет много больше среднего времени между столкновениями?
26. Что такое каноническая инвариантность кинетического уравнения?
27. Энергия гармонического осциллятора.
28. Границы применимости модели гармонического осциллятора.

 Задачи:

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

1. С.П.де Гроот, П.Мазур. Неравновесная термодинамика. М., 1964, гл.2, с.19, гл.4, с.36, гл.5, с.49, гл.6, с.61, гл.15, с.370.
2. И. Пригожин, Д.Кондепуди. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.:Мир, 2009.
3. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.,Наука, 1980, гл.1-5.
4. Осипов А.И., Панченко В.Я. Тепловые эффекты при взаимодействии лазерного излучения с молекулярными газами. М., 1984.

Дополнительная литература

1. А.И. Осипов, Н.Н Сысоев, А.В. Уваров. Современная молекулярная физика. Неравновесный газ. – М.: МГУ, физический факультет, 2006.
2. А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.
3. А.И.Осипов. Самоорганизация и хаос. (Очерк неравновесной термодинамики). М., 1986, с.1-64.
4. А.И. Осипов, А.В. Уваров «Неравновесный газ: проблемы устойчивости»// Успехи физических наук, Т. 166 С.639–650 (1996)
5. А.И. Осипов, А.В. Уваров «Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике» // Успехи физических наук, Т. 162 (11) с.1–42 (1992)

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.