Лектор
доцент Благонравов Лев Александрович
Специальности: 01.04.17, 01.04.01
Аннотация курса
В специальном курсе «Экспериментальное изучение теплофизических свойств жидкостей вблизи границ фазовой устойчивости» излагаются современные методы исследования таких теплофизических свойств веществ, как плотность на линии насыщения, теплоемкость, давление насыщенных паров, электропроводность, теплопроводность, температуропроводность, адиабатический термический коэффициент давления (АТКД). Большое внимание в курсе уделено модуляционным методам. Анализируются различные публикации по данной теме, включая как недавние, так и классические работы: О.М.Корбино, И.К. Кикоина, А.П.Сенченкова, Ф.Хензела, Л.П.Филиппова, Я.А.Крафтмахера.
Содержание курса
Измерение плотности жидкости на линии насыщения (ортобарическая плотность). Изучение уравнения состояния жидких металлов во всей области существования жидкой фазы. Работы И.К.Кикоина, А.П.Сенченкова, Ф. Хензела, В.Ф. Кожевникова.
Измерение теплоемкости методами адиабатической калориметрии. Работы Амирханова, Воронеля
Методы регулярного теплового режима. Основы теории регулярных режимов 1-го, 2-го и 3-го рода. Учет нарушения адиабатических условий.
Модуляционные методы. Работы Л.П.Филиппова, Я.А.Крафтмахера. Измерение теплоемкости в широком интервале состояний, включая критическую область. Поведение теплоемкости в сверхкритической области.
Методы измерения термодинамических параметров веществ с использованием упруготермического эффекта. Измерение адиабатического термического коэффициента давления. Измерение коэффициента теплового расширения с применением двойной модуляции.
Измерение электропроводности жидких металлов. Закон Видемана-Франца. Измерение температуропроводности методом периодического нагрева.
Переход металл-неметалл в жидких проводниках (щелочные металлы, ртуть.).
Измерение температуропроводности, теплопроводности жидкостей. Импульсные методы измерения температуропроводности и теплопроводности. (Импульсный нагрев лазерным лучом.
Измерение теплоемкости и плотности тугоплавких материалов методом взрывающихся образцов. Работы Лебедева, А.И.Савватимского.
Измерение вязкости жидкостей. Метод ведёрка Швидковского. Вибрационный метод измерения вязкости. Аномальное поведение вязкости вблизи температуры плавления (медь, кадмий).
Экспериментальные методы изучения давления насыщенных паров.
Особенности экспериментального изучения теплофизических свойств проводящих и диэлектрических объектов.
ЛИТЕРАТУРА
- Филиппов Л.П. Измерение теплофизических свойств твердых и жидких металлов при высоких температурах. Изд-во Московского университета. 1967. 325с.
- Походун А.И., Шарков А.В. Экспериментальные методы исследования. Измерение теплофизических величин. Учебное пособие. Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики, оптики. 2006.
- Филиппов Л.П. Измерение теплофизических свойств веществ методом периодического нагрева. Москва. Энергоатомиздат. 1984г.
- В.А. Осипова. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. Москва. «Энергия». 1979. 320 с.
- Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М. Гостехиздат. 1954.
- Кравчун С.Н., Липаев А.А. Методы периодического нагрева в экспериментальной теплофизике. Казань. Изд-во Казанского университета.2006
- Подробности
- Автор: Admin
Лектор
к.ф.-м.н., ст.н.с. Ильина Светлана Гарриевна
|
Код курса: Статус: По выбору Аудитория: специальный Специализация: Физика Семестр: 2 Трудоёмкость: 2 з.е. Лекций: 36 часов Практ. занятий: 0 часа Отчётность: экзамен Начальные М-ПК-1, Приобретаемые М-ПК-2, |
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 |
|
|
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. |
Структура и содержание дисциплины
|
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 |
- Подробности
- Автор: Admin
Лектор
Доктор физико-математических наук, профессор, Знаменская Ирина Александровна, znamen@phys.msu.ru 8 495 939 44 28.
Аннотация дисциплины
Владение экспериментальными методами физических исследований – необходимая компонента физического образования. В лекционном курсе характеризуются основные физические параметры и величины, принципы и методы их измерений, типы измерений, виды приемников и источников излучения, используемого в экспериментальной теплофизике, механике, молекулярной физике. В рамках курса студенты получают представление о перспективах и проблемах, ограничениях использования различных физических методов для анализа физических, механических, биологических, геофизических явлений и процессов.
Цели освоения дисциплины
Владение современными профессиональными знаниями в области экспериментальной физики и механики, умение самостоятельно проводить и интерпретировать сложные экспериментальные исследования, иметь представление о принципах работы измерительной, диагностической техники, точности и адекватности получаемых с ее помощью данных.
Задачи дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен научиться выбирать аппаратуру для эксперимента, проводить экспериментальные исследования, анализировать полученные результаты, оценивать их значимость и достоверность.
Компетенции
Компетенции, необходимые для освоения дисциплины - ПК-1
Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ПК-3, ПК-7
Требования к результатам освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен знать основные физические методы экспериментальных в естественнонаучных исследованиях;
уметь _ ставить конкретную экспериментальную задачу, выбирать аппаратуру;
владеть _ методами анализа полученных экспериментальных данных;
иметь опыт анализа результатов экспериментальной деятельности.
Содержание и структура дисциплины.
|
Вид работы |
Семестр |
Всего |
||
|
|
|
8 |
||
|
Общая трудоёмкость, акад. часов |
… |
|
72 |
72 |
|
Аудиторная работа: |
… |
|
30 |
30 |
|
Лекции, акад. часов |
… |
|
30 |
30 |
|
Семинары, акад. часов |
… |
… |
… |
… |
|
Лабораторные работы, акад. часов |
… |
… |
… |
… |
|
Самостоятельная работа, акад. часов |
… |
|
42 |
42 |
|
Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с оценкой, экзамен) |
… |
|
экз |
… |
|
N |
Наименование |
Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий Распределение общей трудоёмкости по семестрам указано в рабочих планах (приложение 7) |
Форма |
|||
|
Аудиторная работа |
Самостоятельная работа Содержание самостоятельной работы должно быть обеспечено, например, пособиями, интернет-ресурсами, домашними заданиями и т.п. |
|||||
|
Лекции |
Семинары |
Лабораторные работы |
||||
|
1 |
Понятие экспериментального метода. Прямые и косвенные измерения. Динамическое измерение. Контактные и бесконтактные методы измерений. Планирование эксперимента. Первичная обработка экспериментальных данных. |
1. 2 часа. Планирование эксперимента. Ведение лабораторного журнала. Анализ и интерпретация наблюдений. Первичная обработка экспериментальных данных. Решение обратных задач методом подбора. |
|
|
6 часов Работа с лекционным материалом. Решение обратных задач теплопроводности на конкретных примерах. Практика по планированию конкретных экспериментов. |
ДЗ, КР, Оп
|
|
2
|
Системы измерений. Система СИ. Погрешности измерений. Лабораторный, натурный, вычислительный эксперимент. Масштабирование физических процессов и явлений. π-теорема. Понятие модели, выбор модели. |
1. 2 часа. Определения основных единиц измерения в системе СИ. Возникновение погрешностей измерений Лабораторный, натурный, вычислительный эксперимент. Физическое моделирование. Понятие модели, выбор модели. Лабораторное моделирование физических процессов. Чистая комната. |
|
4 часа Работа с лекционным материалом. Работа с переводом систем единиц на примерах специализации. Примеры физических моделей исследуемых процессов. |
ДЗ, КР, Об |
|
|
2. 2 часа Масштабирование физических процессов и явлений. π-теорема - основополагающая теорема анализа размерностей. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материа-лом. Доказательство π-теоремы. |
|||
|
3 |
Физическое подобие. Критерии подобия. Принцип обратимости движения. Автомодельное течение. |
1. 2 часа Критерии подобия: механического движения, конвективных процессов, процессов теплопередачи между жидкостью (газом) и обтекаемым телом, учитывающие силы гравитации нестационарных движений жидкостей или газов. Принцип обратимости движения. Автомодельное течение. |
|
|
4 часа Работа с лекционным материа-лом. Критерии подобия для конкретных физических задач. Работа с лекционным материалом. Пределы применимости принципа обратимости на реальных процессах. |
Об, Оп |
|
4 |
Средства измерений. Методы контроля давлений в процессе эксперимента. Единицы измерения давления. Вакуум, сверхвысокий вакуум. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры. Пределы измерения. |
1. 2 часа Средства измерений основных термодинамических величин. Методы контроля давлений в процессе эксперимента. Единицы измерения давления |
|
|
2 часа Работа с лекционным материалом. Расчет ударной трубы. |
ДЗ, КР |
|
2. 2 часа Методы и приборы измерения высоких давлений. Высокий вакуум, сверхвысокий вакуум. Особенности процессов переноса в газах, находящихся в состоянии вакуума. Газодинамические основы процесса откачки. Измерение вакуума. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры. Пределы измерения.
|
|
|
2 часа Работа с лекционным материалом. Решение задач по теме “Основное уравнение вакуумной системы”
|
|||
|
5 |
Методы контроля температурных условий эксперимента. Температурные шкалы. Принципы действия различных термометров. Измерения температуры контактными и бесконтактными методами. Экспериментальные методы исследования динамических процессов. |
1. 2 часа Методы контроля температурных условий эксперимента. Температурные шкалы. Принципы действия различных термометров. Измерения температуры контактными и бесконтактными методами. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материа-лом. Решение задач по теме “Температурные шкалы.” |
ДЗ, КР, Оп |
|
2. 2 часа Экспериментальные методы исследования динамических процессов. Синхронизация быстропротекающих процессов. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материа-лом. Расчет задержек синхронизации. |
|||
|
6 |
Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея. Фотохронографический режим регистрации динамических процессов. Примеры регистрации процессов. Скоростные методы оптико-механической регистрации: фоторегистраторы и кадровые камеры. |
1. 2 часа Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея. Мира. Характеристическая кривая светочувствительного материала. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материа-лом. Решение задач по теме «Критерий Рэлея». Расчет чувствительности матрицы. |
ДЗ, КР, Р
|
|
7 |
Лазер как инструмент экспериментальных исследований. Типы лазеров |
1.2 часа Лазер как инструмент экспериментальных исследований. Принципы и диапазоны применения. |
|
|
2 часа. Работа с лекционным материалом. Расчет лазерных систем. |
|
|
|
2.2 часа. Лазеры на красителях, газовые лазеры, газодинамические, эксимерные, твердотельные, полупроводниковые, химические, лазеры на свободных электронах. |
|
|
2 часа. Работа с лекционным материалом. Расчет переходов. |
|
|
|
8 |
Приемники ЭМ излучения: обобщенный квантовый выход. Электронно-оптические преобразователи. Фотоэлектронный. ПЗС-камеры. Источники и детекторы электромагнитного излучения. Диапазоны электромагнитного излучения как инструмента экспериментальных исследований. |
1. 2 часа Электронно-оптические преобразователи, устройство, аппаратная функция и коэффициент передачи. Фотоэлектронный умножитель - принцип действия, конструктивные особенности. ПЗС- матрицы и ПЗС-камеры: устройство и возможности. Микроканальные электронные умножители. |
|
|
2часа Работа с лекционным материалом. Расчет аппаратной функции прибора. |
ДЗ, КР, Р, Об
|
|
2. 2 часа Источники и детекторы электромагнитного излучения. Диапазоны электромагнитного излучения как инструмента экспериментальных исследований. Основные характеристики источников. |
|
|
2 часа Работа с лекционным материалом. Решение задач по теории ЭМ излучения. |
|||
|
8 |
Виды спектроскопии. Спектральные приборы. Методы спектрального разложения. Синхротронное излучение. Источники СИ. Ускорители. Электронные, оптические микроскопы. Растровые микроскопы. Сканирующий туннельный микроскоп. Рентгеновский микроскоп. |
1. 2 часа Виды спектроскопии. Спектральные приборы. Источники спектров. Методы спектрального разложения. Синхротронное излучение. Источники синхротронного излучения. Ускорители.
|
|
|
4 часа Работа с лекционным материа-лом. Анализ спектров. |
ДЗ, КР, Р, Об
|
|
2. 2 часа Электронные, оптические микроскопы. Сканирующие электронные системы. Растровые микроскопы. Факторы, определяющие увеличение, разрешающую способность и глубину резкости. Сканирующий туннельный микроскоп. Рентгеновский микроскоп. |
|
|
4 часа Работа с лекционным материа-лом. Обработка и анализ изображений с микроскопов. Оценка разрешающей способности системы.
|
|||
Семинары и лабораторные работы указываются только при их наличии в учебном плане (приложение 6). Остальные позиции заполняются в обязательном порядке.
Предусмотрены следующие формы текущего контроля успеваемости.
|
1 3. Домашнее задание (ДЗ); |
4 6. Коллоквиум (К); |
7. 8. Тестирование (Т); 9 |
10. Контрольная работа (КР); 11. 12. Опрос (Оп); |
15.); 16. Обсуждение (Об). |
Место дисциплины в структуре ООП ВПО
- обязательная.
- вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.
- Является основой для чтения дисциплин кафедры молекулярной физики. Необходимо знание общей физики, статистической физики.
- «“Механика сплошных сред", “Физическая газодинамика”, «Статистическая физика».
- «Гидродинамика релаксирующих и реагирующих сред», «Физика горения и взрыва».
Образовательные технологии
- включение студентов в проектную деятельность,
- дискуссии,
- использование средств дистанционного сопровождения учебного процесса,
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации. Примеры
контрольных вопросов: Назвать основные единицы системы СИ. Привести примеры внесистемных единиц. Что определяет развитие исследований быстропротекающих процессов в физике и механике? Какие позволяет измерить использование критерия Рэлея? К каким следствиям приводят эффекты геометрической, волновой, квантовой оптики при регистрации малых объектов? Методы измерений называются бесконтактными. Привести примеры. Какие типы электронных микроскопов вы знаете? Что такое БАК? В каких спектральных диапазонах регистрируются молекулярные спектры?
- вопросов теоретического минимума: Соотношение эксперимента и теории в познании. Каков физический смысл критерия Рэлея? Что можно назвать быстропротекающим процессом? В чем смысл π-теоремы? Какие параметры подобия дают учет гравитации? Классификация типов измерений. Классификация лазеров как инструментов экспериментальных исследований. Что включает в себя понятие физического подобия процессов?
- домашних заданий: Задача 1. Расчет зависимости тепловых потоков через поверхности объекта от времени по известным граничным условиям на границах объекта. Задача 2. Расчитать число Рейнольдся для обтекания каверны. Задача 3. Подбор значения энергоподвода de/dt на основе анализа результатов эксперимента (динамики ударных волн)
Задача 4. Расчитать перепад давлений на диафрагме ударной трубы для получения числа Маха ударной волны 3. Задача 5.Расчитать число Маха ударной волны по интерферограмме потока. Задача 6.Расчитать скорость откачки насоса по основному уравнению вакуумной системы. Задача 7. Нарисовать схему растрового электронного микроскопа.
полного перечня вопросов к экзамену:
- Понятие экспериментального метода. Прямые и косвенные измерения. Динамическое измерение. Контактные и бесконтактные методы измерений.2. Виды спектроскопии. Спектральные приборы. Источники спектров. Методы спектрального разложения. 3. Системы измерений. Определения основных единиц измерения в системе СИ. 4. Фотохронографический режим регистрации динамических процессов. Примеры регистрации процессов. Скоростные методы оптико-механической регистрации: фоторегистраторы и кадровые камеры. 5. Возникновение погрешностей измерений Лабораторный, натурный, вычислительный эксперимент. 6. Физическое моделирование. Лабораторное моделирование физических процессов. Масштабирование физических процессов и явлений. π-теорема - основополагающая теорема анализа размерностей. 7. Планирование эксперимента. Ведение лабораторного журнала. Анализ и интерпретация наблюдений. 8. Критерии подобия: механического движения, конвективных процессов, процессов теплопередачи между жидкостью (газом) и обтекаемым телом, учитывающие силы гравитации нестационарных движений жидкостей или газов. Закон подобия газовых разрядов. 9. Приемники ЭМ излучения; обобщенный квантовый выход. Электронно-оптические преобразователи, устройство, аппаратная функция и коэффициент передачи. 10. Принцип обратимости движения. Физическое подобие. Автомодельное течение. 11.Электронные, оптические микроскопы. Сканирующие электронные системы. Растровые микроскопы. Факторы, определяющие увеличение, разрешающую способность и глубину резкости. Сканирующий туннельный микроскоп. Рентгеновский микроскоп. 12. Средства измерений. Методы контроля давлений в процессе эксперимента. Единицы измерения давления. Высокий вакуум, сверхвысокий вакуум. Особенности процессов переноса в газах, находящихся в состоянии вакуума. 13. Понятие модели, выбор модели. Решение обратных задач методом подбора. Примеры. 14. Принцип действия, предельно достижимые вакуумные условия для различных вакуумных насосов (ротационных, диффузионных, сорбционных). Газодинамические основы процесса откачки. Измерение вакуума. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры. Пределы измерения. 15.Синхронизация быстропротекающих процессов. Схема баллистического эксперимента Э.Маха. 16. Методы контроля температурных условий эксперимента. Измерения температуры контактными методами. Температурные шкалы. Реперные точки. 17.Лазер как инструмент экспериментальных исследований. Твердотельные, полупроводниковые, химические, лазеры на свободных электронах. 18. Принципы действия различных термометров. Измерение температуры бесконтактными методами. 19. Диапазоны электромагнитного излучения как инструмента экспериментальных исследований. Источники и детекторы электромагнитного излучения. Основные характеристики источников излучения (монохроматичность, временная и пространственная когерентность). 20. Синхротронное излучение. Источники синхротронного излучения. 21. Разрешающая способность оптических приборов. Миры. Критерий Рэлея. Характеристическая кривая светочувствительного материала. 22. Фотоэлектронный умножитель - принцип действия, конструктивные особенности. ПЗС- матрицы и ПЗС-камеры: устройство и возможности.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Основная литература
|
1. М. И. Пергамент. Методы исследований в экспериментальной физике. 2010. 600с. М. Изд. Интеллект. 2. И.Ф. Кобылкин, В.В. Селиванов В.С. Соловьев, Н.Н. Сысоев. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. М. Физматлит. 2004. 375 с. 3. Знаменская И. А., Гвоздева Л.Г., Знаменский Н.В. Методы визуализации в механике газа. Учебное пособие. М. 2001. Дополнительная литература 1. Знаменская И.А. Методы визуализации газодинамических потоков и ударных волн с использованием оптического излучения среды. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под редакцией В.М. Фортова. 2007. Серия Б Том V-1. Глава 6. С. 639-648. 2. Походун А.И., Шарков А.В. Экспериментальные методы исследований. Измерения теплофизических величин: Учебное пособие СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. - 87 с. 3. Специальный практикум по молекулярной физике. Под.ред. Н.Н. Сысоева и А.И. Осипова. М.: Изд-во «КДУ», 2007. |
Интернет-ресурсы
- http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/1222
- http://www.imec.msu.ru/content/nio/VanDaik/
- http://molphys.phys.msu.ru
Программное обеспечение современных информационных компьютерных технологий
Материалы курса есть на сайте кафедры mol.phys.msu.ru
Материально-техническое обеспечение
Аудитория 2-44. Мультимедийный проектор с экраном для презентаций.
- Подробности
- Автор: Admin
Лектор
к.ф.-м.н., доцент Благонравов Лев Александрович
Аннотация дисциплины
Базовый курс, знакомящий с приложениями классической статистической теории к проблемам физики жидкости. Основное внимание обращено на определение связи между микроскопической структурой жидкости и межчастичным потенциалом взаимодействия. Рассмотрены основные теории, устанавливающие связь между радиальной функцией распределения и потенциалом взаимодействия. Несколько большее внимание уделено теории Перкуса-Йевика, ввиду того, что она позволяет получить точное аналитическое решение для простейшего потенциала взаимодействия, отвечающего модели жестких сфер. Этот результат способствовал развитию методов теории возмущения в анализе термодинамических свойств жидкостей, поскольку модель жестких сфер служила в них основой для нулевого приближения.
Специализация: физика молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества
Трудоемкость: 4 з.е.
Лекций: 32 часа
Семинаров: 0
Практ. занятий: 0
Отчетность: экзамен
Приобретаемые знания Обучающиеся получают сведения о фундаментальных
и умения проблемах жидкого состояния вещества
Логическая и содержа- Курс читается в логической взаимосвязи со специальными
тельно-методическая дисциплинами: «Физика жидкости» и «Теория термодина-
взаимосвяь с другими мического подобия»
частями ООП
Структура и содержание дисциплины
| Раздел |
Неделя |
| Неидеальные газы. Групповое разложение классической статистической суммы. Вириальное разложение | 1 |
| Уравнения, связывающие парный потенциал межчастичного взаимодействия и парную корреляционную функцию. Одномерное приближение | 2 |
| Вывод уравнения БГИ с использованием потенциала средней силы | 3 |
| Введение понятия прямой корреляционной функции. Уравнение Орнштайна-Цернике. Гиперцепное приближение | 4 |
| Интегральное уравнение Перкуса-Йевика. (По оригинальным публикациям). Коллективные переменные. Уравнение Лагранжа в представлении коллективных переменных | 5 |
| d-функция как приближенное представление δ-функции Дирака. Комментарий по поводу возможности удовлетворительного описания с помощью уравнения П-Й структуры жидкости твердых сфер | 6 |
| Некоторые элементы вывода уравнения П-Й | 7 |
| Теория возмущений, использующая в качестве нулевого приближения модель твердых сфер). Теория Баркера-Хендерсона | 8 |
| Вариант Чендлера-Уикса-Андерсена теории возмущений | 9 |
| Элементы теории погруженного атома (потенциала) |
10 |
|
Флуктуационно-диссипативная теорема как форма связи между флуктуациями равновесных параметров среды и её переносными свойствами. |
11 |
| Представление молекулярного теплового движения на основе модели «блуждающего осциллятора» Сирса. Улучшенный вариант модели, полученный с привлечением флуктуционно-диссипативной теоремы | 12 |
| Диффузия в растворе заряженных частиц. Теория Джеймса и Эванса | 13 |
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс
- К. Крокстон Физика жидкого состояния. Перевод с английского под редакцией А.И.Осипова. _ М.: Мир. 1980
- Я.И.Френкель. Кинетическая теория жидкостей. Изд-во «Наука». Ленинград.1975.
- Faber T.E. Introduction to the theory of liquid metals. Cambridge. Univer. Press. 1972.
- Подробности
- Автор: Admin
Лектор
к.ф.-м.н, с.н.с. Винниченко Николай Аркадьевич
| Код курса: |
Аннотация курса В курсе изложены инженерные методы расчета потоков тепла и массы в системах, включающих конвективный и радиационный энергообмен, а также фазовые переходы в объеме и на твердой поверхности. Также рассмотрена кинетика реакций горения и ее влияние на газодинамические течения. |
|
| Статус: | по выбору | |
| Аудитория: | специальный | |
| Специализация: | Физика молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества | |
| Семестр: | 3 | |
| Трудоёмкость: | 1 з.е. | |
| Лекций: | 36 часов | |
| Семинаров: | ||
| Практ. занятий: | ||
| Отчётность: | экзамен | |
| Начальные компетенции: |
М-ПК-1, М-ПК-6 | |
| Приобретаемые компетенции: |
М-ПК-2, М-ПК-3 |
| Приобретаемые знания и умения | В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь решать задачи, связанные с расчетом потоков тепла и массы в течениях со стационарным и нестационарным энергообменом с использованием известных эмпирических формул. |
| 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: «Основы физической гидродинамики», «Фазовые переходы и межфазная гидродинамика», «Конвекция в неравновесных средах». При решении задач рекомендуется использовать систему компьютерной алгебры Maple, рассматривавшуюся в курсе «Компьютерные методы для решения физических задач. |
| Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего | Курс «Физическая кинетика и энергообмен, часть 2», научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа. |
| Основные учебные пособия, обеспечивающие курс | 1. Y.A. Çengel Heat transfer: a practical approach, McGraw-Hill, 2003 (2nd ed.). |
| 2. M.H.P. Ambaum Thermal physics of the atmosphere, Wiley-Blackwell, 2010. | |
| 3. Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе Математическая теория горения и взрыва, Наука, 1980. | |
| Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс | 1. F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, A.S. Lavine Fundamentals of heat and mass transfer, Wiley, 2006 (6th ed.). |
| 2. W.M. Kays, M.E. Crawford Convective heat and mass transfer, McGraw-Hill, 1993 (3rd ed.). | |
| 3. Х. Уонг Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров, Атомиздат, 1979. | |
| 4. Г.И. Баренблатт Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика, Гидрометеоиздат, 1978. | |
| 5. С.С. Кутателадзе Теплопередача при конденсации и кипении, МашГИЗ, 1952. | |
| 6. Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл Горение, ФизМатЛит, 2003. | |
| Основные научные статьи, обеспечивающие курс | 1. L. Zori, F. Kelecy “Wet steam flow modeling in a general CFD flow solver” // AIAA-paper 2005-5276. |
| Программное обеспечение и ресурсы в интернете | |
| Контроль успеваемости | Промежуточная аттестация на 9 неделе курса. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. |
| Текущая аттестация проводится раз в две недели. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, выполнение домашних заданий. | |
| Фонды оценочных средств | Контрольные вопросы для текущей аттестации на занятиях; домашние задания; задачи экзамена |
Структура и содержание дисциплины
| Раздел | неделя |
| Механизмы теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Коэффициент теплопередачи и тепловое сопротивление. Расчет стационарного теплообмена с помощью схем тепловых сопротивлений. | 1 |
| Безразмерные критерии подобия в гидродинамике. П-теорема. | 2 |
| Конвективный теплообмен в ламинарном пограничном слое у плоской нагретой пластины: автомодельное решение. | 3 |
| Аналогия переноса импульса, тепла и массы. | 4 |
| Естественная конвекция: автомодельное решение для вертикальной нагретой пластины и эмпирические корреляции для различных вариантов геометрии течения. | 5 |
| Решение нестационарного уравнения теплопроводности. Концепция эффективной теплопроводности для упрощенного расчета конвективного переноса тепла. | |
| 6 | |
| Течения, включающие зону проникающей конвекции: поглощение солнечного излучения в водоеме, объемное энерговыделение в газодинамическом лазере, двумерное описание остывания горячей жидкости при наличии испарения. | 7 |
| Кипение. Пузырьковый и пленочный режимы. Критические тепловые потоки. | 8, 9 |
| Конденсация на вертикальной пластине. Аналитическое решение для ламинарного течения пленки, эмпирические корреляции для переходного и турбулентного режимов. | 10 |
| Термодинамика и кинетика объемной конденсации. Влияние кривизны поверхности, заряда капли и растворенных веществ на зародышеобразование. | 11, 12 |
| Диффузионный рост капель в атмосфере при небольшом пересыщении. Модель объемной конденсации пара в турбине при большом пересыщении. | 13 |
| Тепловые трубки. | 14 |
| Скорость химических реакций. Цепные реакции. Пределы самовоспламенения. | 15 |
| Распространение пламени в предварительно перемешанной смеси. | 16 |
| Диффузионные пламена. | 17 |
| Устойчивость волн горения. Переход к детонации. | 18 |
- Подробности
- Автор: Admin
Страница 1 из 6