Предисловие............................ 10
ВВЕДЕНИЕ
'1. Предмет и задачи молекулярной физики ........... II
'2. Статистический метод.................... И
3. Абстракции, модельные представления и модели в молекулярной
физике.......................... 13
Т4. Термодинамический метод................ 17
5. Структура газов, жидкостей и твердых тел и молекулярное движение в них......................... 18
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ
1.1. Предварительные сведения.................. 20
• 1.2. Законы идеального газа ................... 21
1.3. Молекулярное движение в идеальном газе......... 26
1.4. Понятие о математической вероятности и о среднем значении переменной величины..................... 28
1.5. Понятие о статистическом законе распределения....... 31
•1.6. Распределение молекул газа по скоростям. Закон Максвелла 3.
1.7 Средняя квадратичная и средняя скорости молекул ...... 3
* 1.8. Средняя кинетическая энергия молекулы. Распределение энергии по степеням свободы. Молекулярно-кинетическое понимание
ifir-r.^,,,*, " ----- ---------j—^..^ i4i"4in\,4.i\uc липилкшие
аосолютнои температуры.......... 37
.9 Броуновское движение. Определение'числа Авога.......
Распределение молекул по объему и флюктуации' числа моле-
.- Броуновское движение. Определение числа Авогадро..... 40
1.10. Распределение молекул по объему и флюктуации числа молекул. Опыты Сведберга. Флюктуации объема, занятого ./V молекулами идеального газа, при постоянном 7V......... 44
1-Й. Распределение молекул идеального газа по высоте в однородном поле тяготения...................... 48
1-12. Опыты Перрена. Экспериментальное определение числа Аво-
, 1о гадро............................. 52
1.13. Зякпп р.п„, „,.----------
ак°" Больцмана для распределения частиц по энергиям ... 55 ie' Экспериментальное определение скоростей молекул. ОпытШтерна 57 1-15. Экспериментальное изучение распределения молекул по LKO-
РОСТЯМ........................ 58
• ^олекулярно-кинетический вывод уравнения состояния идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газов для
Давления (Клаузиуса) ................... 61
• • 1еорема вириала Клаузиуса и вывод уравнения состояния идеального газа с помощью этой теоремы............ 65
ГЛАВА ВТОРАЯ
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ
• 2.1. Число столкновений и длина свободного пробега молекулы . . 68
2.2. Зависимость эффективного сечения молекулы от температуры 72
2.3. Теплопроводность газа. Уравнение Фурье.......... 73
t 2.4. Внутреннее трение или вязкость газов. Уравнение Ньютона . . 76
2.5. Самодиффузия в газах. Уравнение Фика........... 80
•2.6. Общая теория процессов переноса в газах.......... 82
2.7. Вычисление коэффициентов анутреннего трения, теплопроводности и самодиффузии .................... 84
2.8. Концентрационная диффузия газов.............. 89
2.9 Термическая диффузия в газах................ 95
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ВАКУУМ И ЕГО СВОЙСТВА
3.1 Вакуум............................ 102
3.2. Эффузия разреженного газа.................. 104
3.3. Эффект Кнудсена и абсолютный манометр Кнудсена...... 107
3.4. Молекулярное перетекание разреженного газа через капилляр !ОЭ
3.5. Радиометрический эффект................... 111
3.6. Скольжение разреженных газов................ 112
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
РАБОТА И ТЕПЛОТА.
ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
4.1. Термодинамическая система и ее состояние. Термодинамические процессы.......................... 114
4.2. Стационарное и равновесное состояния термодинамической системы............................ 117
4.3. Нестатические и квазистатические процессы.......... 118
4.4. Работа при квазистатических процессах............ 120
4.5. Вычисление работы при квазистатических процессах..... 123
4.6. Примеры работы при нестатических изменениях состояния . . . 124
4.7. Теплообмен при квазистатических и нестатических изменениях состояния .......................... 125
4.8. Принцип эквивалентности между теплотой и работой ..... 126 * 4.9. Внутренняя энергия термодинамической системы. Первое начало термодинамики ..................... 128
4.10. Работа при адиабатическом процессе и внутренняя энергия
термодинамической системы.................. 131
ГЛАВА ПЯТАЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ГАЗОВ
*5.1. Теплоемкость как свойство системы. Единицы теплоемкости , 133 -52. Распределение энергии по степеням свободы молекул и средняя энергия молекулы идеального газа ........... 134
Б.З. Внутренняя энергия идеального газа............. 135
5.4. Разность между удельными мольными теплоемкостями идеального газа при постоянном давлении и при постоянном объеме 136
3.5. Вычисление удельных мольных теплоемкостей идеального газа 138
5.6. Зависимость теплоемкости газов при постоянном объеме от температуры ......................... 140
5.7. Понятие о квантовой теории теплоемкости газов....... 142
. 5.8. Адиабатический процесс в идеальном газе ,......... 147
5^9. Скорость звука в газах. Дисперсия скорости звука...... 149
5.10. Поглощение звука в газах.................. 154
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ
»6.1. Тепловые и холодильные машины и формулировки второго
начала термодинамики .................... 156
-6.2. Обратимые и необратимые процессы.............. 160
• 6.3. Цикл Карно ......................... 162
6.4. Термодинамический коэффициент полезного действия цикла Карно
с идеальным газом...................... 164
6.5. Теорема Карно и следствия из нее.............. 165
6.6. Теорема Клаузиуса...................... 168
• 6.7. Энтропия и математическое выражение второго начала термо-
динамики для квазистатических процессов.......... 170
6.8. Изменение энтропии при квазистатических процессах..... 172
6.9. Изменение энтропии в адиабатических системах и направление термодинамических процессов в изолированной системе .... 175
* 6. Ю. Второе начало термодинамики для нестатических процессов и
основное уравнение термодинамики . ,............ 177
6.11. Понятие о макрораспределении, микрораспределении и способе подсчета числа микрораспределений ............. 179
6.12. Зависимость числа микросостояний молекул идеального газа от объема газа.......................... 180
6.13. Макросостояние и число микросостояний молекул идеального газа, находящегося в термодинамическом равновесии..... 182
6.14. Статистическое определение энтропии............. 183
'6.15. Границы применимости второго начала термодинамики и несостоятельность «теории» тепловой смерти вселенной ...... 185
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
7.1. Метод циклов......................... 190
7.2. Характеристические функции. Уравнения Максвелла. Уравнения Гиббса-Гельмгольца ................... 192
7.3. Мнемонический квадрат для построения основных термодинамических уравнений....................... 198
7.4. Фнзический смысл характеристических функций F, И и G . . . 202
7.5. Вывод уравнения Клапейрона—Клаузиуса с помощью основных термодинамических соотношений ............... 207
7-6. Теплоемкости Ср и Cv. Первое и.второе TdS-уравнения. Разность С —Cv и отношение CJCy .............. 208
7.7. Температурные коэффициенты объемного расширения и давления. Коэффициенты сжимаемости. Разность С„—С"[/ и отношение Ср!Су .................1........ 211
'•8. Химический потенциал.................... 214
ГЛАВА ВОСЬМАЯ РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ
о-Ь Отклонения поведения реальных газов от законов идеального.
R9 ХемпеРатУра Бойля................... - 216
б-^- Природа межмолекулярных взаимодействий в газах...... 219
* 8.3. Уравнение Ван дер Ваальса ................. 225
*8,4. Физический смысл постоянных а и & в уравнении Ван
дер Ваальса ......................... 229
J 8,5. Изотермы Ван дер Ваальса. Критическая точка........ 233
8.6. Внутренняя энергия газа................... 236
8.7. Адиабатическое расширение газа без совершения внешней работы. Коэффициент Джоуля для газов ............ 237
8.8. Опыт Джоуля ...................; . . . . 240
8.9. Изотермический метод измерения коэффициента Джоуля . . , 242
8.10. Эффект Джоуля—Томсона. Коэффициент Джоуля—Томсона 243
8.11. Точка инверсии эффекта Джоуля —Томсона.......... 246
8.12. Вычисление коэффициентов Джоуля—Томсона........ 248
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВНЕШНЕЙ ФОРМЫ КРИСТАЛЛОВ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РЕШЁТКИ
9.1. Закономерности внешней формы кристаллов.......... 251
9.2. Двухмерная решетка. Пространственная решетка....... 253
9.3. Построение и описание решеток................ 255
9.4. Пространственная решетка и кристаллическая структура . . , 256
9.5. Операции симметрии и элементы симметрии. Точечная группа 257
9.6. Классификация пространственных решеток Бравэ....... 262
9 7. Индексы кристаллографических плоскостей и индексы направлений ............................. 263
9.8. Плотность упаковки точек решетки на кристаллографических плоскостях.......................... 266
9.9. Определение числа точек, которые входят в одну ячейку решетки. Выбор элементарной ячейки ............. 267
9.10. Вычисление периода решетки................. 269
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ
10.1. Классификация кристаллов по роду частиц, из которых построен кристалл ....................... 271
10.2. Некоторые кристаллические структуры............ 272
10.3. Плотноупакованные кристаллические структуры........ 274
10.4. Полиморфизм......................... 278
10.5. Анизотропия кристаллов................... 282
10.6. Симметрия физических свойств кристаллов.......... 284
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
СТРУКТУРА РЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ И ДИФФУЗИЯ В НИХ
11.1. Перемещение атомов в твердых телах............. 286
11.2. Точечные дефекты в структуре кристаллов.......... 287
11.3. Линейные дефекты в структуре кристаллов.......... 290
11.4. Атомные механизмы диффузии в металлах .......... 295
11.5. Законы Фика...........,............. 296
11.6. Коэффициенты диффузии и энергия активации диффузии . . . 298
11.7. Методы экспериментального определения коэффициентов диффузии в металлах. Эффект Киркендаля............ 300
11.8. Поверхностная диффузия................... 302
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
12.1. Упругие и пластические деформации............. 304
12.2. Механизм упругой и пластической деформации твердого тела 305
12.3. Деформация сдвига под действием приложенной к кристаллу растягивающей силы..................... 308
12.4. Скольжение при пластической деформации монокристаллов . . 309
12.5. Скольжение в плотноупакованных кристаллических структурах 309
12.6. Примитивная модель скольжения при деформации монокристаллов и ее недостатки. Пластичность монокристаллов с точки зрения теории дислокаций .................. 312
12.7. Источник Франка—Рида................... 317
12.8. Упрочнение при самоторможении скольжения......... 319
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ ТЕПЛОЕМКОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
13.1. Закон Дюлонга и Пти .................... 321
13.2. Разность между теплоемкостями твердого тела при постоянном давлении и при постоянном объеме .............. 322
13.3. Классическая теория теплоемкости одноатомных твердых тел 324
13.4. Квантовая теория (Эйнштейна) теплоемкости одноатомных твердых тел ........................... 325
13.5. Квантовая теория теплоемкости твердых тел Дебая и Борна 330
13.6. Важность изучения теплоемкости твердых тел ........ 334
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
СТРУКТУРА ЖИДКОСТЕЙ И АМОРФНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
14.1. Сходство между жидким и кристаллическим состояниями вблизи температуры кристаллизации................. 336
14.2. Модель жидкости....................... 338
14.3. Функция радиального распределения. Ближний и дальний порядки. Молекулярно-кинетическая характеристика жидкого состояния .......................... 341
14.4. Основы рентгеновского метода изучения структуры жидкости 346
14.5. Твердые аморфные тела.................... 347
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ЖИДКОСТЯХ.
ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
15.1. Молекулярное движение в жидкости ............. 351
15.2. Зависимость коэффициента диффузии в жидкости от длины скачка молекулы и от температуры.............. 352
15-3. Связь между коэффициентом диффузии и броуновским смеще-
нием частицы в жидкости........
1Ь.4. Мп-----
15 —л . те°Рия ^Утреннего трения в "жид-
156 №ньют°новские жидкости................... 35Э
16.7 ?нПРуГовязкие жидкости................... 363
• Внутреннее трение в твердых телах.............. ?65
ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
16.1. Поверхностная энергия и коэффициент поверхностного натяжения. Переходный слой жидкость — пар ............ 376
16.2. Краевой угол. Смачивание и несмачивание.......... 380
16.3. Изменение свободной поверхностной энергии как мера смачивания. Избирательное смачивание ............... 383
16.4. Адгезия и когезия...................... 385
16.5. Добавочное когезионное давление, обусловленное кривизной поверхности жидкости .................... 387
16.6. Капиллярные явления..................... 389
16.7. Расклинивающее действие. Опыты Дерягина и. Ребиндера , . . 390
16.8. Поверхностная энергия кристаллов. Принцип Кюри — Вульфа . 392
ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ РАВНОВЕСИЕ ФАЗ
17.1. Молекулярная картина испарения. Теплота испарения .... 396
17.2. Равновесие пара и жидкости. Давление насыщенного пара . . 397
17.3. Скорость испарения жидкости ................ 401
17.4. Зависимость равновесного давления пара от кривизны поверхности жидкости, с которой пар соприкасается ........ 403
17.5. Равновесие фаз........................ 405
17.6. Фазовые переходы первого и второго рода. Уравнение Клапейрона— Клаузиуса. Уравнения Эренфеста........... 409
ГЛАВА ВОСЕМНАДЦАТАЯ
КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА
18.1. Открытие критической температуры.............. 415
18.2. Опыты Эндрюса. Непрерывность газообразного и жидкого состояний вещества....................... 416
18.3. Способы определения критической точки.......... 419
18.4. Свойства вещества в критическом состоянии...... . 422
18.5. Приведенные параметры состояния и теорема о соответственных состояниях. Температура Бойля............... 427
18.6. Связь физических свойств жидкости с критическими параметрами ............................ 429
ГЛАВА ДЕВЯТНАДЦАТАЯ
МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ
19.1. Явления вторжения ..................... 434
19.2. Образование капель в паре.................. 437
19.3. Работа образования зародыша новой фазы внутри старой . . . 439
19.4. Устойчивость метастабильного состояния........... 440
19.5. Образование пузырей пара внутри жидкости и на подложке . . 442
19.6. Сопоставление изотерм Ван дер Ваальса с экспериментальными 447
19.7. Кипение ........................... 448
19.8. Переохлаждение жидкостей................. 452
19.9. Переохлаждение металлов................... 454
19.10. Зависимость переохлаждения от предшествующего перегрева . 455
ГЛАВА ДВАДЦАТАЯ
ВЗАИМНЫЕ ПЕРЕХОДЫ ГАЗ — КРИСТАЛЛ _ ЖИДКОСТЬ И ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛА
20.1. Испарение с поверхности кристалла . ,со
20.2. Рост кристаллов в паре или растворе ............ J5°
20.3. Кристаллизация из расплава . ......... tpr
20.4. Кристаллизация самопроизвольная и на'примесях....... Sfi
20.5. Скорость образования центров кристаллизации и скорость роста кристалла ......._ "
20.6. Признаки спонтанной кристаллизации.' Классификация жидкостей по их способности к переохлаждению . . . . . . . 470
Алфавитный указатель .............
Цена: 150руб.
