Лекторы

1. 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

2. Д.ф.-м.н., профессор., Уваров Александр Викторович, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, uvarov@phys.msu.ru, 8(495)9392694.

Аннотация дисциплины

Для студентов, выбравших в качестве специализации физику молекулярных процессов, необходимо вспомнить основы молекулярной физики, более углубленно рассмотреть базовые вопросы этой науки, а также ознакомиться с современными направлениями развития. Преподавание курса молекулярной физики на первом курсе бакалавриата является компромиссным вариантом и по ряду причин более подробное знакомство с предметом лучше проводить после знакомства с теорией электромагнетизма и основ квантовой механики. В какой-то степени эта идея и реализуется в данном курсе для студентов, выбравших специализацию, связанную с этим направлением науки.

Цели освоения дисциплины.

Подробнее познакомиться с проблематикой бакалавриата и магистратуры по данному направлению и повторить основы.

Задачи дисциплины

Лучше подготовить студентов к восприятию программы бакалавриата и магистратуры в области физики молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества..

 Компетенции

1. Компетенции, необходимые для освоения дисциплины -  ОНК-1.

2. Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ОНК-4, ПК-2.

Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

знать основные фундаментальные вопросы, а также наиболее известные проблемы, рассматриваемые в современной молекулярной физике;

уметь сформулировать основные темы исследований и используемые подходы к решению задач;

 Содержание и структура дисциплины.

Вид работы	Семестр			Всего
	6
Общая трудоёмкость, акад. часов	34	…	…	72
Аудиторная работа:	…	…	…	…
Лекции, акад. часов	34	…	…	34
Семинары, акад. часов	…	…	…	…
Лабораторные работы, акад. часов	…	…	…	…
Самостоятельная работа, акад. часов	38	…	…	38
Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с оценкой, экзамен)	зачет	…	…	…

 

Содержание

Введение.

1. Основные принципы.

1.1. Атомы и молекулы. Межмолекулярное взаимодействие. Число Авогадро.

1.2. Агрегатные состояния вещества. Фазовая диаграмма. Критическая и тройная точки. Фазовые переходы. Сверхкритический флюид. Равновесные и неравновесные состояния. Метастабильные состояния.

2. Термодинаминамический подход.

2.1. Первое и второе начала термодинамики.

2.2. Термодинамические потенциалы при постоянном составе смеси – почему их так много.

2.3. Переменный состав смеси и химический потенциал. Изменение химического потенциала.

2.4. Уравнения состояния и основные термодинамические соотношения.

2.5. Понятие о линейной неравновесной термодинамике. Перекрестные эффекты и соотношение Онсагера.

3. Идеальный газ

3.1 Противоречивое приближение. Столкновения, длина пробега, время между столкновениями. Термодинамический и статистический подходы.

3.2. Термодинамика идеального газа – основные приближения и используемые переменные. Уравнение состояния.

3.3. Роль столкновений. Больцмановский газ и кнудсеновский газ. Распределение Максвелла и следствия нарушения равновесия. Слабое и сильное отклонение функции распределения от максвелловской.

4. Реальный газ.

4.1. Межмолекулярные взаимодействия. Ориентационные, дисперсионные и индукционные взаимодействия. Модельные потенциалы. Ограниченность использования изотропных потенциалов для дипольных и квадрупольных молекул.

4.2. Вириальное разложение. Приближение парных взаимодействий.

4.3. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Закон соответственных состояний. Притяжение и отталкивание. Метастабильные состояния.

4.4.   Эффект Джоуля-Томсона. Термодинамика реального газа.

4.5. Параметры уравнения Ван-дер Ваальса и приведенный потенциал изотропного взаимодействия.

5. Конденсированные среды.

5.1. Особенности конденсированных сред, малое изменение плотности и сильное изменение структуры.

5.2. Жидкость

5.3. Жидкие кристаллы

5.4. Твердое тело. Дальний порядок.

5.6. Наноструктуры. Основные особенности. Фуллерены, нанотрубки, графен, графан.

6. Физика плазмы и физика электролитов.

6.1. Особенности потенциала взаимодействия при наличии свободных зарядов. Плазма и электролиты как системы со свободными зарядами.

6.2. Дебаевский радиус. Слабоионизированный газ и сильно разбавленные электролиты. Законы Кольрауша.

6.3. Влияние эффекта самосогласованного поля. Плазма и электролиты. Теория Дебая-Хюккеля. Законы Фарадея.

7. Понятие о фазовых переходах.

7.1. Фазовые переходы первого рода.

7.2.Фазовые переходы второго рода.

8. Базовые диссипативные процессы: вязкость, теплопроводность, диффузия.

8.1.Уравнение Навье-Стокса. Вязкость газов, жидкостей и сверхкритических флюидов.

8.2. Уравнение теплопроводности. Теплопроводность газов, жидкостей, твердых тел и сверхкритических флюидов.

8.3. Уравнение диффузии. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах.

8.4. Параметры подобия диссипативных процессов. Числа Прандтля, Шмидта и Льюиса.

8.4. Ограниченность применения моделей молекулярного переноса. Конвекция и гидродинамический перенос.

8.5. Перекрестные эффекты. Термодиффузия и эффект Дюфура.

9. Растворы.

9.1. Идеальные и неидеальные растворы.

9.2 Диффузия в слабых и в концентрированных растворах. Влияние неидеальности.

9.3. Водородный коэффициент. Замещение ионов водорода другими ионами. Буферные растворы. Проводимость растворов. Деионизация воды.

10. Поверхность раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость.

10.1. Анизотропная составляющая взаимодействия и коэффициент поверхностного натяжения.

10.2. Монослой Гиббса и слой Гуггенхайма. Избытки. Уравнение Гиббса.

10.3. Испарение и конденсация. Законы Рауля.

10.4. Понятие о двойном электрическом слое.

11. Кинетические процессы в газах.

11.1. Поступательная и вращательная релаксация.

11.2. Колебательная релаксация.

11.3. Химические реакции

11.4. Электронное возбуждение и ионизация. Свойства молекул в электронно-возбужденном состоянии.

11.5. Влияние колебательной неравновесности и электронного возбуждения на скорость химических реакций.

 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

1. Фазовая диаграмма и фазовые переходы.
2. Сверхкритический флюид и его свойства.
3. Первое и второе начала термодинамики.
4. Идеальный газ-особенности приближения.
5. Реальный газ. Межмолекулярные взаимодействия и их влияние на уравнение состояния.
6. Эффект Джоуля-Томсона.
7. Диффузия и теплопроводность- механизмы в газах, жидкостях и твердых телах.
8. Основные отличия слабоионизированного газа и сильно разбавленных электролитов от плазмы и сильных электролитов с точки зрения межмолекулярного взаимодействия.

1. Сверхкритический флюид и его свойства
2. Двойной электрический слой.
3. Релаксация-иерархия времен.

 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

 Основная литература

1. . А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976.
2. Д.В. Сивухин. Общий курс физики. Т. 2. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Наука, 1990.
3. А.Н. Матвеев. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1987.
4. В.А.Караваев, А.И.Осипов,А.В.Уваров. Лекции по термодинамике.М:Физический факультет МГУ, 2011.
5. В.А.Караваев, А.И.Осипов,А.В.Уваров. Лекции по физике газов.М:Физический факультет МГУ, 2013.

 Дополнительная литература

1. Д.Гиршфельдер , Ч.Кертисс, Р.Берд. Молекулярная теория газов и жидкостей,М: Изд-во иностр.лит-ры, 1961.
2. Д.Израелашвили. Межмолекулярные и поверхностные силы, М:Научный мир, 2011.
3. А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.

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.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лектор

К.ф.-м.н., ст. преп., Сергеева Ирина Александровна, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, sergeeva@physics.msu.ru, 8(495)9391088.

 Аннотация дисциплины.

В данном курсе содержатся основы теории равновесного излучения. Изучаются оптические характеристики излучающих поверхностей и веществ (газов, нагретых тел, жидкостей и твердых поверхностей). Рассматриваются различные формы закона Кирхгофа для равновесного излучения, приведены современные модели черного тела. Приводятся классические работы Лебедева по доказательству существования давления света. Рассматривается закон смещения Вина и использование этого закона для оценки температуры нагретых тел, адиабатические инварианты (Голицына) в черном излучении. Рассматриваются статические методы в теории теплового излучения: формула Вина, Релея-Джинса, Планка, а также тепловое излучение реальных тел и явления переноса (тепловая радиация реальных поверхностей, тепловое излучение в пространстве между телами с различной температурой). Подробно излагаются методы оптической пирометрии (яркостная, цветовая, радиационная), которые имеют прикладное значение для студентов кафедры (работа с тепловизором), а также перенос энергии излуением и радиационный теплообмен.

Цели освоения дисциплины.

Освоение данной дисциплины подробно знакомит студентов с историей развития теории теплового излучения, основными законами равновесного излучения, статистическими методами в теории теплового излучения, излучением реальных тел, явлениями переноса. Основные понятия курса важны для квантовой физики и квантовой электродинамики.

Задачи дисциплины.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные законы равновесного изучения (различные формы законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, закон смещения Вина), статистические методы в теории теплового излучения (формулы Вина, Релея-Джинса, Планка). Изучить свойства излучения высокотемпературных газов (квантовые законы поглощения и испускания в атомах и молекулах, коэффициент поглощения в газах, вероятность спонтанных и вынужденных переходов и т.д.), а также тепловое излучение реальных тел и методы оптической пирометрии.

 Компетенции.

       Компетенции, необходимые для освоения дисциплины  - ПК-1; ОНК-5; ОНК-6

       Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины  -  ПК-2

Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

знать   основные законы термодинамики и статистической физики;

уметь    применять полученные знания для решения прикладных задач;

владеть необходимым математическим аппаратом;

иметь опыт деятельности

 Содержание и структура дисциплины.

Вид работы	Семестр			Всего
	6	7	8
Общая трудоёмкость, акад. часов	…	36	…	72
Аудиторная работа:	…	…	…	…
Лекции, акад. часов	…	36	…	…
Семинары, акад. часов	…	…	…	…
Лабораторные работы, акад. часов	…	…	…	…
Самостоятельная работа, акад. часов	…	36	…	…
Вид итогового контроля (зачёт, зачёт с оценкой, экзамен)	…	экзамен	…	…

 
 

N раз- дела	Наименование раздела	Трудоёмкость (академических часов) и содержание занятий				Форма текущего контроля
		Аудиторная работа			Самостоятельная работа
		Лекции	Семинары	Лабораторные работы
1	Законы равновесного излучения	2 часа. История развития теплового излучения. Характеристика поля излучения.	…	…	2 часа. Решение задач на определение интенсивности излучения и объемной плотности энергии излучения и потока энергии	ДЗ, КР, Р, Об.
		2 часа. Оптические характеристики вещества. Оптические характеристики поверхностей.	…	…	2 часа. Решение задач на определение коэффициентов злучения, рассеяния и поглощения вещества; излучательной и поглощательной способностей поверхности.
		2 часа. Законы Кирхгофа для равновесного излучения. Различные формы закона Кирхгофа. Современные модели черного тела.	…	…	2 часа. Работа с лекционным материалом. Законы Кирхгофа для равновесного излучения. Различные формы закона Кирхгофа. Современные модели черного тела.
		2 часа. Давление света. Давление лазерного излучения. Решающий эксперимент в физике – доказательство существования давления света. Опыт Лебедева.	…	…	2 часа. Работа с лекционным материалом. Решение задач на определение светового давления.
		2 часа. Закон Стефана-Больцмана. Следствия закона Стефана-Больцмана.			2 часа. Работа с лекционным материалом. Закон Стефана-Больцмана. Следствия закона Стефана-Больцмана.
		2 часа. Закон смещения Вина. Адиабатические инварианты в черном излучении.			2 часа. Решения задач, используя адиабатические инварианты.
2	Тепловое излучение реальных тел. Явления переноса излучения	2 часа. Формула Вина. Формула Релея-Джинса.	…	…	2 часа. Работа с лекционным материалом. Формула Вина. Формула Релея-Джинса.	ДЗ, КР, Р, Об.
		2 часа. Планковский излучатель. Формула Планка.			2 часа. Изучить предельные случаи формулы Планка.
		2 часа. Энтропия и вероятность. Статистический вывод формулы Планка.	…	…	2 часа. Работа с лекционным материалом. Энтропия и вероятность. Статистический вывод формулы Планка.
		2 часа. Решающий эксперимент в физике, подтверждающий формулу Планка. Опыты Рубенса и Курльбаумана. Статистика фотонного газа.	…		2 часа. Работа с лекционным материалом Решающий эксперимент в физике, подтверждающий формулу Планка. Опыты Рубенса и Курльбаумана. Статистика фотонного газа.
		2 часа. Квантовые законы поглощения и испускания в атомах и молекулах. Вероятности спонтанных и вынужденных переходов.	…	…	2 часа. Работа с лекционным материалом Квантовые законы поглощения и испускания в атомах и молекулах. Вероятности спонтанных и вынужденных переходов.
		2 часа. Спонтанное и индуцированное излучение. Коэффициенты Эйнштейна. Лазеры.	…	…	2 часа. Решение задач на определение плотности энергии излучения при статистическом равновесии. Изучить предельные случаи: при T→∞, Uν→∞ и ν→0
		2 часа. Интенсивность спектральных линий. Коэффициент поглощения излучения в газах.	…	…	2 часа. Решение задач на оценку поперечного сечения фотона σν для соответствующих переходов: связанно-связанных, связанно-свободных, свободно-свободных
		2 часа. Тепловая радиация реальных поверхностей. Тепловое излучение в пространстве между телами с различной температурой.			2 часа. Решение задач на вычисление излучательной (Eν) и поглощательной (Aν) способности металлов.
		2 часа. Методы яркостной температуры (яркостная пирометрия). Метод цветовой пирометрии. Радиационная температура. Радиационный пирометр.			2 часа. Работа с лекционным материалом Методы яркостной температуры (яркостная пирометрия). Метод цветовой пирометрии. Радиационная температура. Радиационный пирометр.
		2 часа. Локальное термодинамическое равновесие. Уравнение переноса излучения. Некоторые частные случаи решения уравнения переноса излучения.			2 часа. Работа с лекционным материалом. Изучить некоторые частные случаи решения уравнения переноса излучения.
		2 часа. Радиационная теплопроводность. Особенности излучения во Вселенной. Реликтовое излучение, его свойства.			2 часа. Работа с лекционным материалом. Радиационная теплопроводность. Особенности излучения во Вселенной. Реликтовое излучение, его свойства.
		2 часа. Гипотеза происхождения реликтового излучения. Гипотеза большого взрыва.			2 часа. Работа с лекционным материалом. Гипотеза происхождения реликтового излучения. Гипотеза большого взрыва.

 

 Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Обязательная дисциплина.

Вариативная часть, блок В-ПД, дисциплина профиля, ПК-2.

Знания профильного курса необходимы для работы на современном экспериментальном оборудовании кафедры молекулярной физики, используемом для научно-исследовательской работы и в межкафедральном практикуме.

• Необходимы знания термодинамики и статистической физики, молекулярной физики, математического анализа, дифференциальных уравнений.
• Приобретенные знания необходимы для правильной интерпретации полученных экспериментальных данных и постановке новых научных задач.

 Образовательные технологии

• включение студентов в проектную деятельность,
• психологические и иные тренинги,
• дискуссии,
• применение компьютерных симуляторов

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Пример домашнего задания:

1. Рассчитать величину светового давления, испытываемого земной поверхностью, которая рассматривается как совершенно поглощающая и расположенная перпендикулярно солнечным лучам.
2. Лазерный луч с λ~0,5 мкм, мощностью 1 Вт фокусируется в пятно с r≈λ. На зеркальную частицу, помещенную в это пятно, будет действовать сила f≈10^-3 дин. При плотности частиц, равной 1 г/см³, m=10^{-12 г рассчитать ускорение частицы относительно ускорения свободного падения.}
3. Определить температуру верхних слоев солнечной атмосферы, если максимум энергии излучения в спектре Солнца соответствует 5500 Å.
4. Оценить величину σ_ν в газах для соответствующих переходов: связанно-связанных и связанно-свободных.

 Примеры контрольных вопросов:

1. Дайте определение спекральной интенсивности поля излучения (в каком объеме может распространяться).
2. Дайте определение оптических характеристик вещества (коэффициенты поглощения, излучения и рассеяния, индикатрисы рассеяния).
3. Определите разницу между поглощательной способностью поверхности и коэффициентом поглощения вещества (в каких единицах измеряются).
4. Сформулируйте закон Кирхгофа для равновесного излучения и его основные формы.
5. Приведите примеры различных моделей черного тела (области применимости).

Примеры тем рефератов:

1. Давление света. Давление лазерного излучения.
2. Решающий эксперимент в физике – доказательство существования давления света. Опыт Лебедева.
3. Термография. Тепловизоры.
4. Гипотеза происхождения реликтового излучения. Гипотеза большого взрыва.

 

 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература:

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М. Наука.1970.
2. Планк М. Теория теплового излучения. Л. М. ОНТИ ГРОТЛ. 1935.
3. Гарбуни М. Физика оптических явлений. М. Энергия. 1967.
4. Бурдаков В.П. и др. Термодинамика. В 2-х ч. М.: Дрофа. 2009.
5. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Учебное пособие. В 2-х ч. М. Едиториал УРСС, 2002.
6. Голицын Б.Б. Избр. тр. Т.I. М.: изд-во АН СССР. 1960.
7. Эшкин А. Даление лазерного излучения. УФН. 1973. т.II0, вып. I.
8. Ахманов С. А., Никитин С. Ю. Физическая оптика. Изд-во МГУ. Наука. 2004.
9. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия. М. Физматлит. 2012.
10. Мирошниченко В.И. Методы и средства оптической пирометрии. М. Изд-во МЭИ. 2004.
11. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М. Физ.мат. гиз. 1962.
12. Гордов А.Н. Основы пирометрии. М. Металлургия. 1971.
13. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М. Энергия, 1972. 30. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука. 1966.
14. Филиппов Л.П. Исследование теплопроводности жидкостей. М.: Изд-во МГУ. 1970.
15. Аллен Л., Джонс Д. Современные проблемы физики. Основы физики газовых лазеров. Наука. 1970.

Дополнительная литература:

1. Ллойд Дж. Системы тепловидения. М. Мир. 1978.
2. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. М. Мир. 1988.
3. Богомолов П.А., Сидоров В.И., Усольцев И.Ф. Приемные устройства ИК-систем.-М. Радио и связь. 1987.
4. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. М. Радио и Связь. 1986.
5. Логвиненко А.Д. Чувственные основы восприятия пространства. М. МГУ. 1985.
6. Abraham Pais. “SUBTLE is the LORD. The science and the life of Albert Einstein”. OxfordUnivercityPress. 1982.

Интернет-ресурсы:

1. Материалы курса доступны на сайте кафедры молекулярной физики http://molphys.phys.msu.ru в разделе Файловый архив -> Список кафедральных курсов

2. http://allphysics.ru/phys

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.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лектор

             Старший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Ильина Светлана Гарриевна.  ilinasg@mail.ru
Тел. (495)939-40-34.

Аннотация дисциплины

Целью курса «Физика жидкости. Часть I» является изучение основ физики жидкостей. Наибольшее внимание уделено равновесным свойствам, включая уравнения состояния, а также критические явления. Рассматриваются вопросы , связанные с микроструктурой жидкостей. Они включают в себя радиальную функцию распределения и способы её экспериментального определения методами рассеяния рентгеновских лучей и медленных нейтронов. Уравнение Орнштайна-Цернике. Знакомство с интегральными уравнениями, устанавливающими связь между парным потенциалом меж частичного взаимодействия и радиальной функцией распределения. Определенное внимание уделено вопросам молекулярного теплового движения в жидкостях и явлениям переноса.

Цели освоения дисциплины

            Ознакомление студентов с равновесными свойствами простых жидкостей. Знакомство с основами статистической теории жидкостей.

Задачи дисциплины

            Создание базовых представлений о микроструктуре жидкостей и их физических свойствах на основе экспериментальных данных по рассеянию рентгеновских лучей и выводов статистической теории.

Компетенции.

         Компетенции, необходимые для освоения дисциплины  - ПК-2

         Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ПК-1 

Требования к результатам освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины студент должен

Уметь ориентироваться в специальной научной литературе, в которой исследуются вопросы микроструктуры и   равновесных свойств жидкостей.

Содержание и структура дисциплины.

Вид работы	Семестр			Всего
		8
Общая трудоёмкость, акад. часов		72		72
Аудиторная работа		36		36
Лекции, акад. часов		36		36
Семинары, акад. часов
Лабораторные работы, акад. часов
Самостоятельная работа, акад. часов		36		36
Вид итогового контроля (зачет с оценкой, экзамен)		экз

 

 

№ Раздела	Наименование раздела	Трудоёмкость (акад. часов) и содержание занятий				Форма текущего контроля
1	Равновесные свойства жидкостей	Аудиторная работа			Самостоятельная работа
		Лекции	Семинары	Лабораторные работы		ДЗ, КР
		1.2 часа. Сопоставление физических свойств газов, жидкостей и твердых тел. Жидкости простые и ассоциированные.			2 часа. Работа с лекционным материалом
		2.2 часа. Фазовая диаграмма, тройная и критическая точки. Различные формы уравнений состояния. Закон соответственных состояний и термодинамическое подобие.			2 часа. Решение упражнений по фазовым диаграммам и уравнениям состояния
		3.2 часа. Критические явления. Критические индексы и соотношение для критических индексов. Термодинамика поверхности.			2 часа. Решение задач по определению критических индексов.
2	Структура жидкостей и межчастичное взаимодействие	4.2 часа. Рассеяние рентгеновских лучей в жидкостях. Радиальная функция распределения.			2 часа. Работа с лекционным материалом	ДЗ, КР
		5.2 часа. Уравнение Боголюбова-Борна-Грина-Кирквуда-Ивона. Суперпозиционное приближение. Уравнение Орнштайна-Цернике. Гиперцепное приближение. Приближение Перкуса-Йевика.			2 часа. Работа с лекционным материалом
		6.2 часа. Молекулярное рассеяние света. Основные экспериментальные данные.			2 часа. Работа с лекционным материалом
		7.1 час. Дуплет Мандельштама-Бриллюэна. Центральная компонента. Крыло рэлеевской линии.			2часа. Решение упражнений по определению скорости гиперзвука
3	Явления переноса	8.2 часа. Явления переноса. Сравнительная характеристика коэффициентов переноса в газах и жидкостях. Физический механизм явлений переноса в жидкостях.			2 часа. Работа с лекционным материалом	ДЗ, КР
		9.2 часа .Метод корреляционных функций. Длинные хвосты в корреляционных функциях.			2 часа. Работа с лекционным материалом.
		10.2 часа. Кинетическая теория явлений переноса. Коэффициенты диффузии, вязкости и теплопроводности жидкостей.			2 часа. Упражнение: анализ температурной зависимости коэффициента диффузии жидкостей
		11.2 часа. Ультразвуковая спектроскопия. Релаксационная теория Мандельштама-Леонтовича.			2 часа. Работа с лекционным материалом

Предусмотрены следующие формы текущего контроля успеваемости.

1. Защита лабораторной работы (ЛР); 2. Расчетно-графическое задание (РГЗ); 3. Домашнее задание (ДЗ); 4. Реферат (Р); 5. Эссе (Э); 6. Коллоквиум (К); 7. Рубежный контроль (РК); 8. Тестирование (Т); 9. Проект (П); 10. Контрольная работа (КР); 11. Деловая игра (ДИ);

 

Место дисциплины в структуре ООП ВПО

1. обязательная.
2. вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.
3. Является основой для чтения дисциплин кафедры молекулярной физики. Необходимо знание математического анализа, аналитической геометрии, теоретической механики.

• Молекулярная физика общего курса физики, основы физической гидродинамики. Курс математического анализа, дифференциальные уравнения в частных производных, интегральные уравнения.
• Физика жидкости . Часть II. Физика анизотропных жидкостей. Физика конденсированных сред.

Образовательные технологии

• включение студентов в проектную деятельность,
• дискуссии,
• применение компьютерных симуляторов,
• использование средств дистанционного сопровождения учебного процесса,

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

• Образцы контрольных вопросов. Область существования жидкого состояния на PVT-диаграмме. Уравнения состояния, закон соответственных состояний. Критические явления и критические индексы. Уравнение, связывающее критические индексы. Радиальная функция распределения. Интегральное уравнение Боголюбова-Борна-Грина-Кирквуда-Ивона в суперпозиционном приближении. Прямая корреляционная функция и уравнение Орнштайна-Цернике. Гиперцепное приближение и приближение Орнштайна-Цернике. Молекулярное рассеяние света. Рэлеевское рассеяние, рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. Явления переноса, сравнительная характеристика коэффициентов переноса в газах и жидкостях. Временная корреляционная функция скорости. Длинные хвосты в корреляционных функциях скорости.
• Образцы вопросов теоретического минимума. Теория рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. Релаксационная теория Мандельщтама- Леонтовича.
• Образцы домашних заданий. Задача 1. Найти первый вириальный коэффициент уравнения Ван-дер-Ваальса в предположении, что объем молекулы много меньше объема, приходящегося на одну молекулу. Задача 2. Оценить скорость гиперзвука в толуоле по смещенным компонентам триплета Мандельштама-Бриллюэна. Задача 3. Построить температурную зависимость времени релаксации анизотропии при известных значениях размера молекулы и динамической вязкости жидкости.
• Полный перечень вопросов к экзамену Различие в температурных зависимостях вязкости жидкостей и газов. Фазовая диаграмма, тройная и критическая точки. Область жидкого состояния на фазовой диаграмме. Уравнение состояний Ван-дер-Ваальса в безразмерном виде , закон соответственных состояний. Уравнения состояния Тейта, Дитеричи. Обобщенный закон соответственных состояний, уравнение состояний Риделя. Критические явления , критическая опалесценция. Аномальное поведение свойств жидкости в критической точке. Критические индексы. Уравнение , связывающее критические индексы. Температурная зависимость поверхностного натяжения жидкостей. Рассеяние рентгеновских лучей как способ получения информации о ближнем порядке в жидкостях. Радиальная функция распределения, возможность определения по ней координационного числа. Интегральное уравнение, связывающее парный потенциал межчастичного взаимодействия и радиальную функцию распределения. Уравнение ББГИК в суперпозиционном приближении. Прямая корреляционная функция и уравнение Орнштайна-Цернике. Гиперцепное приближение и уравнение Перкуса-Йевика. Молекулярное рассеяние света. Триплет Мандельштама-Бриллюэна. Центральная компонента. Крыло рэлеевской линии рассеяния. Сравнительная характеристика коэффициентов переноса. Коэффициенты диффузии, вязкости, теплопроводности. Распространение и поглощение ультразвука в жидкостях.

 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

                                  Основная литература

1. Физика простых жидкостей- перевод с англ. Под редакцией Д.Н. Зубарева и Н.М.Плакиды. – М.: Мир. 1972.   К.Крокстон.
2. Физика жидкого состояния.- перевод с англ. под редакцией А.И.Осипова.- М.: Мир. 1978. П.Резибуа, М. Де Лернер.
3. Классическая кинетическая теория жидкостей и газов. – перевод с англ. под редакцией Ю.Л.Климонтовича и А.И.Осипова. – М.: Мир.1986. И.З.Фишер.
4. Статистическая теория жидкостей. – М.: изд.физ.-мат. л-ры. 1965. Дж. Гиршфельдер, Ч.Кертис, Р.Берд.
5. Молекулярная теория газов и жидкостей. – перевод с англ.под редакцией Е.В.Ступоченко – М.: изд. Иностр. Л-ры. 1961.

                               Дополнительная литература

1. Я.И.Френкель. Кинетическая теория жидкостей – М.: Наука. 1972. Т.Ф.Вукс.
2. Рассеяние света в газах, жидкостях и растворах. – Л.С.П.Госуд. Ун-т. 1973
3. Г. Стенли Фазовые переходы и критические явления – М.: Мир. 1973.

 

Материально-техническое обеспечение

Аудитория 2-44. Компьютер с проектором и большим экраном для демонстрации учебных слайдов.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лектор: д.ф.-м.н., профессор Знаменская Ирина Александровна

Код курса: Статус:           обязательный Аудитория:    специальный Специализация: Физика         молекулярных процессов Семестр:            2 Трудоёмкость:   2 з.е. Лекций:           34 часа Практ. занятий:  2 часа Отчётность:        зачёт Начальные            М-ПК-1, компетенции:       М-ПК-2   Приобретаемые     М-ПК-3, компетенции:        М-ПК-7

Аннотация курса В настоящее время любое исследование динамических процессов в течениях газов, жидкостей, плазмы, многофазных сред предполагает использование современных методов визуализации поля течения, затем цифровую обработку изображений и построение физической модели процесса на основе анализа полученной информации о потоке. В лекционном курсе содержатся базовые знания о физических основах визуализации движущихся сред, тепловых потоков, на основе контактных и дистанционных методов как в макро течениях, так и в микро- и нанопотоках. В рамках курса студенты познакомятся с принципом работы аппаратуры, регистрирующей быстропротекающие процессы и слабосветящиеся объекты.

Приобретаемые знания и умения	В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные методы визуализации потоков газа, жидкости, плазмы; принципы анализа и цифровой обработки изображений; уметь использовать основные современные методы исследования потоков и обработки данных.
Образовательные технологии	Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. Курс имеет электронную версию для презентации. Имеется библиотека анимаций, демонстрирующих реализацию современных методов исследования потоков.
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП	Курс логически о содержательно-методически связан с курсами: ‘Экспериментальные методы", “Механика сплошных сред", “Теория подобия”, “Физическая газодинамика”.
Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего	Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дипломная работа.
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс	Знаменская И. А., Гвоздева Л.Г., Знаменский Н.В. Методы визуализации в механике газа. Учебное пособие. М. 2001. Знаменская И.А., Знаменский Н.В. Термография. Учебное пособие. МАИ, 2000.
Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс	Специальный практикум по молекулярной физике. Под.ред. Н.Н. Сысоева и А.И. Осипова. КНУ. 2007.
Основные научные статьи, обеспечивающие курс	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.
Программное обеспечение и ресурсы в интернете	molphys.phys.msu.ru
Контроль успеваемости	Промежуточная аттестация проводится на 7 неделе в форме контрольной с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. Текущая аттестация проводится еженедельно. 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 и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

 Структура и содержание дисциплины

Раздел	Неделя
Классификация потоков жидкости, газа, плазмы. Основные визуализируемые элементы в потоке газа и жидкости. Параметры потоков жидкости, газа и плазмы.	1
Моделирование потоков, автомодельные течения, масштабирование. Параметры подобия потоков. Основные методы локальной диагностики и визуализации поля течения.	2-3
Быстропротекающие процессы в сплошной среде. Пространственно-временные характеристики различных типов потоков. Физические основы высокоскоростной оптической регистрации быстропротекающих пространственных процессов.
Методы зондирования потоков, основанные на рефракции. Формула Лоренц-Лорентца. Принцип Ферма в применении к распространению света в среде. Теневые, шлирен-методы, цветные теневые методы. Визуализация скачка уплотнения теневым и шлирен методами. Теневой фоновый метод.	4-5
Интерферометрия двумерных и осесимметричных течений. Интерферометрия плазмы. Многолучевая интерферометрия. Голография.	6
Трассирование пространственных течений, cовременные модификации. Слежение за частицами в потоке, PIV методики.	7
Лазерные методы диагностики потоков. Метод лазерного ножа. Лазерная доплеровская анемометрия. Эмиссионная и абсорбционная томография.	8
Люминесценция в диагностике потоков. Лазерно индуцированная флюоресценция. Метод электронно-пучковой флюоресценции.	9
Метод искрового трассирования. Флуоресценция и электролюминесценция в потоке; зависимости излучения среды от плотности. Визуализация газодинамического течения импульсным и стационарным разрядом.	10
Приповерхностные течения. Использование визуализирующих покрытий. Следовой метод исследования структуры фронта детонации.	11-12
Жидкокристаллические покрытия. Бароиндикаторные и температурные покрытия в исследованиях потоков.	13
Термография обтекаемой поверхности. Исследование динамики плазмы в ИК диапазоне с использованием эффектов нелинейной оптики.	14
Компьютерная томография газа и плазмы. Цифровая обработка сигналов и изображений потоков.	15
Актуальные проблемы визуализации и верификации результатов численного моделирования потоков.	16

 

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Рабочая программа дисциплины ООП

Лектор: ассистент Федорова Ксения Вячеславовна

Код курса:                 Статус:        По выбору Аудитория:  специальный Специализация:    Физика             молекулярных процессов Семестр:         1 Трудоёмкость:     2 з.е. Лекций:             36 часа Практ. занятий: 4 часа Отчётность:       экзамен Начальные        М-ПК-1, компетенции:   М-ПК-6   Приобретаемые   М-ПК-3, компетенции:      М-ПК-4

Аннотация курса   Целью данного спецкурса является знакомство студентов, с особенностями структуры и физических свойств лиотропных жидкокристаллических систем. И акцент сделан на рассмотрении основных физических и химических свойств биологических структур и молекул, таких как биологическая мембрана, растворы белков и ферментов и влияние на них внешних факторов (температуры, ультразвукового воздействия, агрессивных сред и пр.). Также рассматриваются современные методы исследования биологических объектов Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области молекулярной физики, биофизики, физики наносистем, медицинской физики и физической экологии.

Приобретаемые знания и умения	В результате освоения дисциплины обучающийся должен понимать особенности лиомезофаз и основных биологических структур и знать о теоретических подходах к описанию физических свойств этих структур.
Образовательные технологии	Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП	Экспериментальные методы, рассматриваемые в курсе, используются в лабораториях кафедры молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества и задачах специального практикума. Курс можно рассматривать как продолжение и приложение вопросов, излагаемых в курсах по «Физике жидкостей».
Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего	Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовые и дипломные работы, задачи специального практикума.
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс	1.      А.Б. Рубин. Современные методы биофизических исследований. Практикум по биофизике. // М. «Высшая школа» 1988. 2.      А. Фершт. Структура и механизм действия ферментов. // М. «Мир», 1980 3.      А.С. Сонин. Жидкие кристаллы и физика жизни.// М. общество «Знание». 4.      Г. Браун, Д. Улкен. Жидкие кристаллы и биологические структуры. // М.Мир.1982 5.      Хохлов А.Р. и Говорун Е.Н. Дендример в Словаре нанотехнологических терминов. // Роснано, 2012. 6.      М.Ф. Вукс Электрические и оптические свойства молекул и конденсированных сред. // Л. Из-во ЛГУ, 1984. 7.      Л.В. Левшин, А.М. Салецкий . Оптические методы исследования   молекулярных систем . // М. Из-во МГУ, 1994.
Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс	1.      Г.П. Петрова. Анизотропные жидкости. Биологические структуры. // М. МГУ, ФФ, 2005.
Основные научные статьи, обеспечивающие курс	1.      Бойко А.В и др. Структурные фазовые переходы в растворах белков, содержащих ионы легких и тяжелых металлов, Препринт № 2/2005, МГУ, физический ф-т. 2.      Петрусевич Ю.М., Петрова Г.П., и др. Диагностика онкологических заболеваний методами ЯМР, ЭПР и светорассеяния. // Мед. физика, 2009, № 4 (44), С. 73–79. 3.      Петрова Г.П., Петрусевич Ю.М., Гурова М.А., Сергеева И.А., Тихонова Т.Н., Федорова К.В., Чжан Сяолей. Физический механизм токсического воздействия тяжелых металлов на белки и ферменты. // Мед. физика, 2010, № 2 (46), с. 101–104.
Программное обеспечение и ресурсы в интернете	http://molphys.phys.msu.ru http://www.photocor.ru/
Контроль успеваемости	Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме коллоквиума с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях, уровень подготовки к семинарам.
Фонды оценочных средств	Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания для практических (лабораторных) занятий; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Структура и содержание дисциплины

Раздел	Неделя
Жидкие кристаллы. История открытия и этапы развития. Термотропые и лиотропные жидкие кристаллы.	1
Лиотропные фазы. Лиомезоморфизм. Амфифильные системы. Последовательность фаз при изменении концентрации амфифильных веществ.	2
Структурные элементы лиомезофаз (олигомер, мицелла, колонка, вирус). Параметры порядка для мицеллярной лиотропной фазы. Роль растворителя в образовании мезофаз.	3
Некоторые физические и оптические свойства лиотропных ЖК. Молекулярные движения в жидких кристаллах. Ультраакустические и гиперакустические свойства жидких кристаллов. Дисперсия скорости звука в ЖК. Распространение ударно-акустического возмущения в жидких кристаллах. Поляризованная флуоресценция в жидких кристаллах.	4
Некоторые физические и оптические свойства лиотропных ЖК. Температурные зависимости параметра анизотропии флуоресценции. Интегральные и спектральные измерения. Измерение времени жизни флуоресценции и расчет времени ориентационной корреляции молекул ЖК. Переходы Фредерикса	5
Строение клеточной мембраны	6
Строение белковой молекулы. Физико-химические свойства белков, амфотерность, растворимость, денатурация. Структура белковой молекулы, уровни организации, поддержание структуры, деградация. Функции белков в организме	7
Ферменты: функции, классификация, структура, механизмы действия, активный центр, специфичность, кофакторы	8
Состав крови: форменные элементы, состав, функции. Лимфа. Образование предмезофазы в растворах белков при наличии ионов тяжелых металлов. Оптические методы диагностики онкопатологии.	9
Коллоквиум	10
Методы изучения белков и биологических жидкостей: статическое рассеяние света, динамическое рассеяние света, комбинационное рассеяние, флуоресценция, микроскопия, ЯМР и ЭПР, рентгеноструктурный анализ (дебаеграмма и лауэграмма).	11
Методы изучения белков и биологических жидкостей: статическое рассеяние света, динамическое рассеяние света, комбинационное рассеяние, флуоресценция, микроскопия, ЯМР и ЭПР, рентгеноструктурный анализ (дебаеграмма и лауэграмма).	12
Дендримеры.	13
Возникновение жизни на Земле: теория Опарина-Холдейна, коацерват, образование аэрозоля, образование бислойной липидной везикулы.	14
Функциональная роль ЖК в происхождении жизни. ЖК при патологии.	15
Проявление специфического влияния ионов на свойства ионных растворов (эффект Хофмайстера): модели ионов - модель Маркуса, модель Коллинса. СИЭ в биологических структурах.	16
Контрольная работа	17

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016