Задачи по термодинамике

Главная > Раздел "Физика" > Полная версия

скачать
djvu/1,2M

{1}

А.С. Кондратьев
П.А. Райгородский

ЗАДАЧИ

ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ,
СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ
И
КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

Допущено Учебно-методическим объединением по направлениям
педагогического образования Министерства образования и науки РФ
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению
540200 (050200) Физико-математическое образование

МОСКВА
ФИЗМАТЛИТ
2007

{2}

УДК 536

ББК 22.317

К 64

Кондратьев А. С., Райгородский П. А. Задачи по термодинамике, статистической физике и кинетической теории. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 256 с. - ISBN 978-5-9221-0876-8.

Сборник задач соответствует современному курсу статистической физики для студентов физических специальностей вузов.

Наряду с классическими задачами впервые рассматриваются задачи по теории квантовых жидкостей, которая широко применяется в настоящее время в физике твердого тела, физике металлов, физике магнитных явлений, ядерной физике и астрофизике. Для большинства задач приведены подробные решения.

Допущено Учебно-методическим объединением по направлениям педагогического образования Министерства образования и науки РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 540200 (050200) Физико-математическое образование.

ISBN 978-5-9221-0876-8

{3}

Предисловие

Изучение статистической физики происходит на завершающем этапе общего физического образования, одинакового для всех конкретных специализаций, по которым происходит подготовка на физических факультетах университетов и технических вузов с углубленным изучением физики. Уверенное владение методами статистической физики и способность к решению соответствующих задач составляют неотъемлемую часть полноценного образования. Вторгаясь в самые разнообразные разделы современной науки, не только собственно в физике, но и в химии, биологии, медицине, социологии и т.д., статистическая физика в настоящее время играет все более активную и важную роль в развитии методологии научных исследований.

Изучение статистической физики, как правило, осуществляется на IV курсе, причем практически схема изучения реализуется либо в одном объединенном курсе, содержащем феноменологическую термодинамику, статистическую механику и кинетическую теорию, либо в двух, а иногда и в трех отдельных курсах, содержащих эти части. В качестве учебного материала в различных вузах используются различные пособия, список которых приведен в конце книги. Практические занятия по решению задач проводятся в течение одного или двух семестров. При этом студенты сталкиваются с весьма сложной проблемой овладения современными методами решения конкретных задач по весьма широкому кругу вопросов. Имеющиеся в настоящее время учебные пособия по решению задач («Термодинамика и статистическая физика» Р. Кубо, «Задачи по термодинамике и статистической физике» под ред. П. Ландсберга, «Сборник задач по теоретической физике» под ред. А. А. Сенкевича и др.) не могут обеспечить решение проблемы, ибо, во-первых, не удовлетворяют основному принципу — отбору относительно небольшого количества задач, на которых можно уверенно отработать необходимые навыки использования современных методов, а во-вторых, содержащийся в них материал в определенной степени устарел. Не удовлетворило в достаточной степени решению сформулированной {6} проблемы и пособие «Задачи по статистической физике» А. С. Кондратьева и В. П. Романова, изданное «Физматлитом» в 1992 г., в первую очередь, благодаря тому, что содержало, по мнению коллег, в основном слишком сложные задачи, большинство которых оказалось недоступным для студентов, специализирующихся по экспериментальной физике. Далее, за прошедшие 15 лет некоторые вопросы, такие, как метод Монте-Карло и метод молекулярной динамики, оказались выведенными из курсов статистической физики и в настоящее время составляют предмет различных спецкурсов в бурно развивающейся вычислительной физике.

Настоящее пособие полностью переработано по сравнению с указанным пособием, оно в полтора раза превышает его по объему — 150 задач вместо 100. Содержание пособия обновлено наполовину. Исключены разделы, посвященные методу Монте-Карло и методу молекулярной динамики; исключено более 20 задач, посвященных достаточно узким специальным вопросам. Исключен раздел, посвященный устаревшей теории фазовых переходов Ландау.

Во все разделы пособия добавлены 70 новых задач разной степени сложности, которые вместе с оставшимися составляют более широкий спектр по охвату предмета, что должно сделать пособие пригодным для студентов, специализирующихся как по теоретической, так и по экспериментальной физике. Добавлен раздел, посвященный рассмотрению равновесных свойств квантовых ферми- и бозе- жидкостей в рамках феноменологических теорий Ландау и Ландау—Силина. В раздел, посвященный физике неравновесных явлений, добавлены задачи, в которых рассматриваются кинетические свойства квантовых жидкостей. Теория квантовых жидкостей занимает все более важное место в различных разделах физики — теории твердого тела, физике металлов, теории магнитных явлений, теории ядра, астрофизике и т.д., поэтому включение указанных вопросов в пособие по решению задач по статистической физике является актуальным и своевременным.

{252}

Список литературы

1.	Ахиезер А.И., Пелетминский СВ. Методы статистической физики. — М.: Наука, 1977. — 367 с.
2.	Базаров И.П., Геворкян Э.В., Николаев П.Н. Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем. — М.: Изд-во МГУ, 1986. — 310 с.
3.	Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Т. 1. — М.: Мир, 1978. — 405 с, Т. 2. М.: Мир, 1978. — 399 с.
4.	Боголюбов Н.Н. Избранные труды по статистической физике. — М.: МГУ, 1979. — 342 с.
5.	Гуров К.П. Основания кинетической теории. — М.: Наука, 1966. — 351 с.
6.	Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. — М.: Наука, 1971. — 415 с.
7.	Исихара А. Статистическая физика. — М.: Мир, 1973. — 471 с.
8.	Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 559 с.
9.	Хуанг Керзон. Статистическая механика. — М.: Мир, 1966. — 520 с.
10.	Киттель Ч. Статистическая термодинамика. — М.: Наука, 1977. — 336 с.
11.	Климонтович Ю.Л. Статистическая физика. — М.: Наука, 1982. — 608 с.
12.	Куни Ф.М. Статистическая физика и термодинамика. — М.: Наука, 1981 — 351 с.
13.	Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. — М.: Наука, 1983. — 416 с.
14.	Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. 4.1. — М.: Физматлит, 2001. — 616 с.
15.	Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. — М.: Физматлит, 2002. — 536 с.
16.	Силин В.П. Введение в кинетическую теорию газов. — М.: Наука, 1977. — 331 с. {253}
17.	Уленбек Дж., Форд Дж. Лекции по статистической механике. — М.: Мир, 1965. — 307 с.
18.	Фейнман Р. Статистическая механика. — М.: Мир, 1975. — 407 с.
19.	Елютин Л.В., Кривченков В.Д. Квантовая механика с задачами. — М.: Наука, 1976. — 330 с.
20.	Флюге З. Задачи по квантовой механике. Т. 1, 2. — М.: Мир, 1974.

{254}

Учебное издание

КОНДРАТЬЕВ Александр Сергеевич

РАЙГОРОДСКИЙ Петр Александрович

ЗАДАЧИ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ, СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ
И КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

Редактор B.C. Ярунин

Оригинал-макет: A.M. Садовский

Оформление переплета: Д.Б. Белуха

Подписано в печать 06.08.2007. Формат 60×90/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 16. Уч.-изд. л. 16. Тираж 1500 экз.
Заказ № 1362

Издательская фирма «Физико-математическая литература»

МАЙК «Наука/Интерпериодика»

117997, Москва, ул. Профсоюзная, 90

E-mail: fizmat@mail.ru, fmlsale@mail.ru;

http://www.fml.ru

Отпечатано с готовых диапозитивов
в ООО «Чебоксарская типография № 1»
428019, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 15

{255}

Издательская фирма «Физико-математическая литература»
МАИК «Наука/Интерпериодика»
117997 Москва, Профсоюзная ул., 90

В издательстве «Физматлит» вышли из печати
следующие книги:

Емельянов В.М.
Стандартная модель и ее расширения

Ильин В.А., Позняк Э.Г. (обл. МГУ)
Аналитическая геометрия. Уч. пос.

Симиу Э.
Хаотические переходы в детерминированных и стохастических
системах. Пер. с англ.

Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В.
Квантовые поля, 3-е изд., дополн.

Вайнберг С.
Квантовая теория поля. Т.1. Общая теория /Пер.с англ. Под ред.
Жуковского В.Ч.

Вайнберг С.
Квантовая теория поля. Т.2. Современные приложения/ Пер. с
англ. Под ред. Жуковского В.Ч.

Вергелес С.Я.
Лекции по квантовой электродинамике

Гантмахер В.Ф.
Электроны в неупорядоченных средах. 2-е изд., испр. и доп.

Зубарев Д.Н., Морозов В.Т., Рёпке Г.
Статистическая механика неравновесных процессов. Т-1-2

Карлов Н.В., Кириченко Н.А.
Начальные главы квантовай механики

{256}

Кингсеп А.С. (под ред.)
Основы физики. Курс общ. физики в 2-х т. Т.1.
Механика, электричество и магнетизм,колебания и
волны, волновая оптика.Учебник для вузов.

Кингсеп А.С. (под ред.)
Основы физики. Курс общ. физики в 2-х т. Т.2. Квантовая и
статистическая физика. Учебник для вузов.

Медведев Б.В.
Начала теоретической физики. Механика, теория поля,
элементы квантовой механики

Цвелик A.M.
Квантовая теория поля в физике конденсированного
состояния. Пер.с англ.

Барду Ф., Бушо Ж., Аспе А., Коэн-Таннуджи К.
Статистика Леви и лазерное охлаждение. Пер. с англ.

Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А.
Квазичастицы в физике конденсированного состояния

Имри Й.
Введение в мезоскопическую физику. Пер. с англ.

и другие книги

Наиболее полную информацию о книгах Вы можете найти
в Интернете по адресу http://www.fml.ru

По вопросам приобретения книг обращаться:
Издательская фирма
«Физико-математическая литература»
117997 Москва, Профсоюзная ул., 90
тел./факс (495) 334-7421, e-mail: fizmat@mail.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

Список литературы