Рабочая программа дисциплины




Скачать 113.26 Kb.
НазваниеРабочая программа дисциплины
Дата13.02.2013
Размер113.26 Kb.
ТипРабочая программа


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Механико-математический факультет

Кафедра математического моделирования в механике





УТВЕРЖДАЮ





Проректор по учебной работе




________________В.П. Гарькин




«____»_______________ 2010 г.



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ



Термодинамика и статистическая физика


Программа курса основной образовательной программы магистратуры 010900.68 Механика деформируемого твердого тела направления механика 010900 - Механика


Самара

2010

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 010901 Механика, утвержденного “15” марта 2000г. (номер государственной регистрации 415 ЕН/СП),


Составитель рабочей программы:
_______________д.ф.-м.н., профессор Е.Н. Кожевников


Рецензент: ______________________ д.ф.-м.н., профессор В.И. Астафьев


Рабочая программа утверждена на заседании кафедры математического моделирования в механике (протокол № 9 от 4 мая 2009 г.)


Заведующий кафедрой

« » 2010 г. Н.И. Клюев


СОГЛАСОВАНО


Декан

факультета

«____» _____________ 2010 г. С.Я.Новиков


Начальник

методического отдела

«____» _____________ 2010 г. Н.В. Соловова


ОДОБРЕНО

Председатель

методической

комиссии факультета


«____» _____________ 2010 г. Е.Я.Горелова

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины


1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель дисциплины – изучение гидродинамических процессов и устойчивостей течения жидкости в термодинамических неравновесных системах


Задачи дисциплины

  • раскрыть роль термодинамических процессов в описании явлений в рамках механики сплошной среды;

  • ознакомить со статистическим описанием системы и возможностью его использования в задачах механики сплошной среды;

  • ознакомить с фазовыми превращениями.


1.2. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины


Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

Иметь представление:

  • о термодинамическом описании физических систем и уравнении состояния простейших сред;

  • о фазовых превращениях и способах их моделирования;

  • о статических методах описания состояния систем

Знать:

  • базовую терминологию, основные понятия, состояния идеального и неидеального газов;

  • основные термодинамические соотношения;

  • критерии равновесия замкнутой и открытой систем;

  • методы статистического анализа состояния физических систем;

  • основные формулы статистического распределения.

Уметь:

  • проводить преобразования термодинамических соотношений;

  • определять изменение параметров газов при внешнем воздействии;

  • описывать в рамках простейших моделей изменение агрегатного состояния вещества

  • вычислять статистически равновесные значения и флуктуации основных термодинамических величин.


1.3. Связь с предшествующими дисциплинами


Для усвоения курса требуется владение методами теоретической механики, теории вероятностей, операциями дифференцирования и интегрирования.

1.4. Связь с последующими дисциплинами


Понятия, законы и методы, введенные в курсе «Термодинамика и статистическая физика», будут использоваться при изучении дисциплин специализации, а также при написании курсовых и дипломных работ.


2. Содержание дисциплины


2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах)


ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ, 9,10-й семестры – экзамен


Вид учебных занятий

Количество часов




9 семестр

10 семестр

Всего часов аудиторных занятий

32

16

Лекции

16

16

Практические занятия

16

0

Всего часов самостоятельной работы

10

10

Подготовка к экзамену

5

10

Подготовка к практическим занятиям

5

0

Самостоятельное изучение материала

0

0

Всего за семестр

10

10

Всего часов по дисциплине

68


2.2. Разделы дисциплин и виды занятий




п/п

Раздел дисциплины

Количество часов

Лекции

практические занятия

лабораторные занятия

9 СЕМЕСТР

1.

Виды описания систем с большим числом степеней свободы

2

1

-

2.

Основы термодинамики

2

1

-

3.

Энтропия

4

2

-

4.

Первое начало термодинамики. Термодинамические потенциалы.

4

2

-

5.

Идеальный газ

2

6

-

6.

Неидеальные газы

2

2

-




Итого за 9 семестр

16

16




10 СЕМЕСТР

7.

Фазовые переходы

4

0

-

8.

Статистическая физика

8

0

-

9

Флуктуации

2

0

-




Итого за 10 семестр

16

0



















ИТОГО за год

32

16





2.3. Лекционный курс


ТЕМА 1. ВИДЫ ОПИСАНИЯ СИСТЕМ С БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ СТЕПЕНЕКЙ СВОБОДЫ

Основные понятия и законы механики. Уравнения Ньютона, Лагранжа, Гамильтона. Механическое состояние системы. Проблемы механического описания состояния системы с большим числом степеней свободы. Понятие вероятности. Плотность распределения случайных величин. Фазовое пространство механической системы. Статистическое описание состояния системы с большим числом степеней свободы. Термодинамические переменные. Термодинамическое описание систем. Понятие термодинамического равновесия замкнутой и открытой системы.


ТЕМА 2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Термодинамические переменные. Давление и его свойства, тензор давлений, напряжения. Температура и ее физический смысл. Свойства температуры. Объем и деформации. Работа, совершаемая над физической системой. Первое начало термодинамики в трактовке Клаузиуса.


ТЕМА 3. ЭНТРОПИЯ

Статистический вес системы. Определение энтропии системы с дискретными состояниями через статистический вес системы. Свойства энтропии: положительность, аддитивность. Выражение для энтропии через вероятности. Энтропия как мера неупорядоченности и информации. Распределение состояний физической системы в фазовом пространстве, доступный фазовый объем и статистический вес системы. Энтропия непрерывно распределенных систем, выражение для энтропии через плотность распределения.

Энтропии замкнутой системы в состоянии равновесия. Второе начало термодинамики.


ТЕМА 4. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДДИНАМИКИ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКЕ ПОИЕНЦИАЛЫ

Внутренняя энергия системы. Производство внутренней энергии. Закон Клаузиуса. Энтропия и теплота. Теплоемкость системы, выражение для теплоемкости через энтропию. Сжимаемость. Термодинамические неравенства. Теорема Нернста.

Термодинамические потенциалы: внутренняя энергия, потенциал Гельмгольца, потенциал Гиббса, энтальпия. Физический смысл потенциалов. Зависимость потенциалов от числа частиц. Химический потенциал и диффузия примесей. Большой термодинамический потенциал.

Использование потенциалов для преобразования термодинамических производных. Условия термодинамического равновесия систем во внешнем поле.


ТЕМА 5. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ

Понятие идеального газа. Уравнение состояние, внутренняя энергия и энтропия идеального газа. Теплоемкости в газе, соотношение между С_р и С_v. Процессы в идеальном газе, работа и тепло в процессах. Термодинамические циклы в газе, КПД цикла. Цикл Карно, идеальная тепловая машина. Теорема Карно и ее практический смысл. Энергетические ресурсы нагретой системы. Реальные термодинамические циклы: цикл Отто в двигателе внутреннего сгорания, цикл в дизельном двигателе.


ТЕМА 6. НЕИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

Неидеальность газов. Реальное взаимодействие молекул, потенциал Ван-дер-Ваальса. Газ Ван-дер-Ваальса, уравнение состояния. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Переход жидкость – пар. Критическая точка, критические параметры системы. Закон соответственных состояний.


ТЕМА 7. Фазовые переходы.

Переход жидкость – пар. Теплота испарения. Кривая равновесия на плоскости Р-Т, диаграммы равновесия на плоскости Т-V. Тройная и критическая точки. Формула Клапейрона-Клаузиуса. Теплота фазового перехода и скачки объема. Диаграмма равновесия системы лед-вода-пар.

Структурные параметры. Фазовые переходы первого и второго рода. Теория Ландау фазового перехода второго рода. Скачок теплоемкости. Фазовые переходы первого рода – скачок плотности и теплота перехода.


ТЕМА 8. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

Плотность распределения состояний системы в фазовом пространстве. Фазовые траектории. Теорема Лиувилля. Связь плотности распределения с аддитивными механическими интегралами движения: импульсом, энергией, моментом импульса. Плотность статистического ансамбля и механическая энергия системы. Распределение Гиббса. Распределение Болдьцмана, Максвелла. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Пределы применимости теоремы.

Распределение Ферми. Давление вырожденного электронного газа. Белые карлики и нейтронные звезды.

Распределение Бозе. Излучение черного тела.


ТЕМА 9.ФЛУКТУАЦИИ

Понятие термодинамических флуктуаций. Распределение Гаусса для нескольких величин. Флуктуации основных термодинамических величин. Флуктуации в идеальном газе. Корреляционные функции. Спектральное разложение флуктуаций. Флуктуационно-диссипативная теорема.


2.4. Практические (семинарские) занятия


ТЕМА 4 Преобразование термодинамических производных (2ч)

ТЕМА 5 Идеальный газ. Процессы и термодинамические циклы в идеальном газе. (6 ч.)

ТЕМА 6. Газ Ван-дер-Ваальса (2ч)

ТЕМА 7. Кривые равновесия. Фазовые переходы. (4ч)

ТЕМА 8. Статистическая физика. Распределении Больцмана и Максвелла. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Распределение Гиббса, Планка, Бозе. (8ч).

ТЕМА 9. Флуктуации в термодинамических системах. Распределение Гаусса и расчет флуктуаций для одной и двух степеней свободы. Корреляция флуктуаций. Спектральная интенсивность.


2.5. Лабораторный практикум


не предусмотрен


3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний


Тестирование на 8 и 16 неделе каждого семестра.


3.1. Контрольные работы


не планирются


3.2. Комплекты тестовых заданий


  • Комплект тестовых заданий для оценивания знаний студентов, полученных ранее и необходимых для усвоения курса. Тестирование проводится на 8 и 16 неделях занятий.


3.3.Самостоятельная работа


3.3.1. Поддержка самостоятельной работы (сборники тестов, задач, упражнений и др.)


  1. Механика сплошных сред в задачах / Под.ред.М.Э.Эглит - : Б.и., . Теория и задачи. 2004. - 396с.

  2. Механика сплошных сред в задачах / Под.ред.М.Э.Эглит - : Б.и., . Ответы и решения, 2004. - 394с.

  3. И. Дьярманти. Неравновесная термодинамика. М.:Мир. 1974. 304 С.


3.3.2. Тематика рефератов


Написание рефератов по курсу не предусмотрено


3.4. Курсовая работа, ее характеристика; примерная тематика


Курсовая работа по курсу не предусмотрена


Итоговый контроль проводится в виде экзаменов в 9 и 10 семестрах. Экзаменационная оценка ставится на основании ответов по вопросам билета.


4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ


  • Для решения задач повышенной сложности используются компьютеры на базе процессоров Pentium IV и выше, пакеты программ Matematica.


5. Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)


  • Решение задач исследовательского характера на практических занятиях.


6. Материальное обеспечение дисциплины


Учебная компьютерная лаборатория на 6 учебных мест.


7. Литература


7.1. Основная (одновременно изучают дисциплину 6 человек)


  1. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 1. Молекулярная физика и термодинамика. М.: Кнорус, 2010. – 1856 с.

  2. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М.: Оникс, мир и образование. 2006. – 360 с.

  3. Кириченко Н.A. Термодинамика, статистическая и молекулярная физика 3e изд., М.: Физматкнига, 2005, 176 С.

  4. Сборник задач по общему курсу физики. часть 1. Механика. Термодинамика и молекулярная физика. Под ред. Овчинкина. В.А. М.: МФТИ. 2002. 448 С. (электронный вариант )

  5. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Лаборатория Базовых знаний. 2003 г. 432 С.




    1. Дополнительная




  1. Новиков И.И. (ред.) Термодинамика. Сборник определений, выпуск 103. М.: Наука. 1984. 40. (электронный вариант )

  2. Киттель Ч. Элементарная статистическая физика М.:ИЛ. 1960. 144С. (электронный вариант ).

  3. Киттель Ч. Статистическая термодинамика М.:ИЛ. 1977. 337 С. (электронный вариант ).

  4. Фейнман Р. Статистическая механика (лекции) 412С. (электронный вариант ).

  5. Зоммерфельд A. Термодинамика и статистическая физика М.:ИЛ. 1955. (электронный вариант ).

  6. Леонтович M.A. Введение в термодинамику. Статистическая физика M.:Наука. 1983. 416С. (электронный вариант)

  7. Базаров И.П. Термодинамика М: Высшая школа. 1991. 378 С. (электронный вариант )

  8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: «Наука». 1976. 582 С.


7.3. Учебно-методические материалы по дисциплине


ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ

за ___________________/______учебный год


В рабочую программу «Термодинамика и статистическая физика» для специальности 010900 вносятся следующие дополнения и изменения:


Похожие:

Рабочая программа дисциплины iconУчебно-методическое обеспечение дисциплины 8 Рекомендуемая литература 8 > Лист внесения изменений 9 введение нормативные ссылки Типовая программа не предусмотрена рабочая программа дисциплины специализации «Основы рекламы и связи с общественностью»
Рабочая модульная программа дисциплины для студентов, обучающихся по специальности
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины Для студентов всех специальностей Форма обучения очная, заочная Тюмень 2012 ббк 71 К90 культурология [Текст]: рабочая программа дисциплины.
Культурология [Текст]: рабочая программа дисциплины. Тюмень: гаоу впо то «Тюменская государственная академия мировой экономики, управления...
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа Дисциплины История отечественных сми дисциплины опд. Р. Оо. Дисциплины и курсы по выбору студента, устанавливаемые вузом для специальности 030602. 65 «Связи с общественностью»
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и...
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа Дисциплины опд. Ф. 02. 05 «Гидравлика»
А рабочая программа дисциплины «Основы гидравлики и гидропривода» / сост. Л. С. Диньмухаметова – Орск: огти 2002, – 18 с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины опд. Ф. 02. «Механика»
Рабочая программа дисциплины «Теория механизмов и машин» / сост. Н. Я. Подоляк – Орск: огти 2007, – 22 с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины Специальность 080801. 65 «Прикладная информатика в экономике»
Мультимедиа технологии [Текст]: рабочая программа дисциплины. Тюмень: тгамэуп, 2012. 20 с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины Специальность 080801. 65 «Прикладная информатика в экономике»
Информационные системы [Текст]: рабочая программа дисциплины. Тюмень: тгамэуп, 2012. 20 с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины Специальность 080801. 65 «Прикладная информатика в экономике»
Организация ЭВМ [Текст]: рабочая программа дисциплины. Тюмень: тгамэуп, 2012. 26 с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины опд. Ф. 02 «Механика»
Рабочая программа дисциплины «Теория механизмов и машин» / сост. Н. Я. Подоляк – Орск: огти 2007, – 16с
Рабочая программа дисциплины iconРабочая программа дисциплины Специальность 080507 «Менеджмент организаций»
Управление персоналом [Текст]: рабочая программа дисциплины. Тюмень: гаоу впо то «тгамэуп», 2012. 56 с
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница