Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 01. 04. 14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника» по физико-математическим наукам

скачать ПРОГРАММА-МИНИМУМ кандидатского экзамена по специальности 01.04.14 «Теплофизика и теоретическая теплотехника» по физико-математическим наукам Введение В основу настоящей программы положены следующие разделы физики: термодинамика и статистическая физика; теория неравновесных процессов; физика газов и плазмы, фазовые переxоды, физика твёрдого тела. Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации по физике при участии Московского государственного областного университета. ^ 1. Термодинамика и статистическая физика Законы термодинамики. Термодинамические функции. Термодинамические неравенства. Распределение Гиббса. Энтропия. Статистическое обоснование закона возрастания энтропии. Распределение Гиббса для систем с переменным числом частиц. Статистическое описание идеального газа. Распределение Больцмана. Термодинамические свойства двухатомного газа с молекулами одинаковых и разных атомов. Закон равнораспределения. Квантовая статистика идеального газа. Распределение Бозе. Бозе-конденсация. Термодинамика черного излучения. Распределение Ферми. Теплоемкость вырожденного ферми-газа. Условие химического равновесия. Закон действующих масс. Теплота реакции. Термическая диссоциация, ионизация, возбуждение. Неидеальные газы. Разложения по степеням плотности. Вириальные коэффициенты. Фазовые переходы первого и второго рода. Термодинамическая теория Ландау фазовых переходов второго рода. Теория флуктуаций. Распределение Гаусса. Флуктуации основных термодинамических величин. Формула Пуассона. Корреляция флуктуаций. Флуктуации в критической точке. Корреляция флуктуаций во времени. Термодинамика поверхности. Поверхностное натяжение и поверхностное давление. Равновесие между поверхностной фазой и газом. Теория образования зародышей при фазовых переходах первого рода. ^ 2. Теория неравновесных процессов Уравнения переноса, основы термодинамики необратимых явлений. Соотношение симметрии кинетических коэффициентов Онсагера. Применения методов неравновесной термодинамики к явлениям в сплошных средах с одновременным протеканием различных процессов: диффузии, теплопроводности, вязкости, химических реакций. Кинетическое уравнение Больцмана. Н – теорема. Вывод уравнения Больцмана на основе баланса числа частиц. Идеи метода Чепмена—Энского и Грэда. Вывод гидродинамических уравнений из уравнений Больцмана. Вычисление кинетических коэффициентов. Влияние химических реакций и внутренних степеней свободы на явления переноса. Случайные блуждания и броуновское движение. Уравнение Ланжевена. Уравнение Фоккера—Планка. Релаксационные явления. Основное кинетическое уравнение. Колебательная релаксация. Вращательная релаксация. Кинетика диссоциации и ионизации. Газовые лазеры. Столкновительные механизмы создания инверсной населенности. Распространение звука в газе, дисперсия и затухание звука. Вторая вязкость. Ударные волны. Законы сохранения на фронте ударной волны. Ударная адиабата. Структура ударной волны в газах. Истечение газа через сопло. ^ 3. Физика газов и плазмы Взаимодействие молекул. Источники сведений о межмолекулярных силах. Различные составляющие межмолекулярных сил. Потенциальные функции межмолекулярного взаимодействия. Упругие и неупругие столкновения. Уравнение состояния идеального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Закон соответственных состояний, термодинамическое подобие. Теплоемкость. Сжимаемость. Эффект Джоуля—Томпсона. Методы измерения термодинамических величин. Явление переноса в газах. Вязкость. Теплопроводность. Диффузия. Термодиффузия. Пристеночные явления в умеренно разреженном газе. Термомолекулярная разность давлений. Кинетические явления в сильн разреженном газе (газ Кнудсена). Методы исследования явлений переноса. Методы получения сверхнизких и высоких давлений. Диффузионные методы разделения изотопов. Низкотемпературная плазма. Дебаевский радиус. Ионизационное равновесие. Формула Саха. Кинетика ионизации. Явление переноса в плазме. Излучение плазмы. ^ 4. Физика жидкостей Строение жидкости. Радиальная функция распределения. Изучение структуры жидкости методом рассеяния рентгеновских лучей. Уравнения состояния жидкости и плотных газов. Плотность, сжимаемость, теплоемкость. Статистическая теория жидкостей. Частичные функции распределения, методы интегральных уравнений. Модельные теории. Компьютерное моделирование. Явление переноса и релаксации в жидкости. Вязкость, теплопроводность, диффузия и самодиффузия. Сопротивление и теплопередача в ламинарном потоке. Конвективный теплообмен. Турбулентное движение и турбулентный теплообмен. Кризис сопротивления. Модели турбулентности. Методы расчета турбулентных явлений в газе, жидкости и плазме. Радиационный теплообмен и радиационная газовая динамика. Изучение теплового движения в жидкостях по рассеянию света и медленных нейтронов. Пространственно-временная корреляционная функция. Поверхностные явления. Поверхностное натяжение, смачивание. Осмотическое давление. Экзотические жидкости, жидкие кристаллы, жидкие металлы. Квантовые жидкости. Сверхтекучесть гелия. ^ 5. Фазовые переходы Диаграммы состояния. Условия равновесия фаз. Закон Клапейрона—Клаузиуса. Критическая точка и физические свойства системы в окрестности критической точки. Соотношения между критическими показателями. Экспериментальные методы исследования критических состояний. Методы термостатирования и получения низких температур. Кипение. Кризис кипения. Методы расчета. Метастабильные состояния. Перегрев, переохлаждение. Давление насыщенных паров над раствором. Плавление, кристаллизация. Возгонка и сублимация. Теплообмен и сопротивление в многофазных средах. ^ 6. Физика твердого тела Строение твердых тел: кристаллические и аморфные твердые тела. Пространственная решетка кристалла. Трансляционная симметрия. Дефекты в кристаллах: точечные дефекты и дислокации. Колебание решетки, спектральная плотность колебаний решетки. Ангармонизм и тепловое расширение. Теплоемкость кристаллов. Модели Эйнштейна и Дебая. Электронные состояния кристаллов. Модели свободных электронов. Зонная структура энергетического спектра кристаллов. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электронная теплоемкость. Термодинамика твердых тел. Уравнение состояния твердых тел. Термодинамическое описание термоупругих свойств. Теплопроводность и вязкость твердых тел. Уравнение теплопроводности в твердых телах, теплопроводность кристаллов. Механизмы теплопроводности в диэлектриках и металлах. Вязкость и ее проявление при поглощении звука в твердых телах. Взаимодействие молекул с поверхностью твердого тела. Адсорбция и хемосорбция. Мономолекулярная и полимолекулярная адсорбция. Литература Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 2001. Квасников И.А. Теория равновесных систем. Т. 1: Термодинамика; Т. 2: Статистическая физика. М.: Изд-во УРСС, 2002. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. Исихара А. Статистическая физика. М.: Мир, 1973. Силин В.П. Введение в кинетическую теорию газов. М.: Изд-во ФИ АН, 1998. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Л.; М., 1961. Ступоченко Е., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М., 1965. Гордиев Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. Физика простых жидкостей: Сб. М.: Мир, 1971. Стенли Г. Фазовые переходы и кинетические явления. М.: Мир, 1973. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. Скачать 55,15 Kb. оставить комментарий Дата 27.09.2011 Размер 55,15 Kb. Тип Программа-минимум, Образовательные материалы