Пәндер атауы және олардың негізгі бөлімдері

Термодинамиканың бірінші  бастамасы

Термодинамиканың  зерттеу пәні. Термодинамиканың негізгі  заңдары (термодинамика бастамалары)-энергия түрленуімен өтетін құбылыстарды тәжірибелік қорытындылау нәтижесі. Күй функциялары. Термодинамиканың нөлдік бастамасы. Температура. Термодинамиканың бірінші бастамасы және оның физикалық мәні. Термодинамиканың бірінші бастамасының бірінші текті мәңгілік қозғалтқыш жасауға тиым салуы. Ішкі энергия-күй функциясы. Термодинамикадағы жұмыс және жылу ішкі энергияның өзгеру түрлері. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Жылусиымдылық. Жылусиымдылық арасындағы қатынастар және оларды идаел газ молекулаларының еркіндік дәрежелері саны арқылы көрсету. Жылусиымдылықтың классикалық теориясының жетімсіздігі. Жылусиымдылықтың кванттық теориясы жөнінде түсінік. Термодинамиканың бірінші заңын және идеал газ күй теңдеуін изобаралық, изохоралық, изотермдік және адиабаттық процестерді сипаттау үшін қолдану. Әртүрлі процестердегі термодинамикалық жүйенің жылусиымдылығы. Әртүрлі координаттардағы процестер графиктері: жұмыстық диаграмма, жылулық диаграмма. Политроптық процесс. Политроптық процестің жылусиымдылығының политроп көрсеткішіне тәуелділігі.

Термодинамиканың екінші бастамасы

Циклдік процестер. Цикл жұмысы. Карно циклі. Карно цикліның пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК). Карно теоремалары. Клаузиус теңсіздігі. Энтропия. Термодинамиканың екінші бастамасы. Кельвин тұжырымдамасы. Клаузиус тұжырымдамасы. Термодинамиканың екінші заңының басқа тұжырымдамалары және олардың эквиваленттілігі. Термодинамиканың екінші бастамасының екінші текті мәңгілік қозғалтқыш жасауға тиым салуы.  Циклдардың техникада қолданылуы. Идеал газдың энтропиясы. Жылулық ластаудың көзі мен оны азайту тәсілдеріне қоршаған ортаны жылулық машиналарының тоңазытқыш  ретінде пайдалануы. Оқшауланған жүйеделерде энтропияның өсу заңы. Қайтымсыз процестертегі энтропияның өзгерісі. Термодинамиканың екінші бастамасының статистикалық сипаты. Негізгі термодинамикалық теңбе-теңдік.

 Нақты  газдар

Идеал газдар қасиеттерінің  нақты газдар қасиеттерінен ауытқуы. Эндрюстің эксперименттік изотермдері. Нақты газдар изотермдерін талдау. Молекулааралық өзара әрекеттесу күштері мен потенциалдары. Ван-дер-Ваальс күштері. Молекулалардың өзара әрекеттесуінің эмпирикалық потенциалдары: қатты сфералар, Леннард-Джонс потенциалы, Сэзерленд потенциалы. Нақты  газдардың ерекшеліктерін ескеретін күй теңдеулері. Ван-дер-Ваальс теңдеуі. Ван-дер-Ваальс изотермдері. Метастабилді күйлер. Критикалық(сындық) температура. Критикалық күй. Сәйкес күйлер заңы. Ван-дер-Ваальс газының ішкі энергиясы. Джоуль-Томсон эффектісі. Газдағы кластерлер. Төменгі температуралардағы заттардың қасиеттері.

Сұйықтар

Сұйық күйдің ерекшеліктері. Сұйық  бетінің еркін энергиясы. Беттік керілу. Беттік керілу коэффициентін беттің еркін энергиясының меншікті тығыздығы ретінде қарастыру. Екі сұйықтың және сұйық пен қатты дененің арасындағы шекаралық тепе-теңдік шарттары. Майысқан беттің астында туатын қысым. Лаплас формуласы. Капиллярлық құбылыстар. Плато тәжірибелері. Капиллярлық құбылыстардың табиғи процестердегі алатын орны. Сұйықтың құрылымы. Жуық және алыс тәртіп. Осмостық қысым. Вант-Гофф заңы.

Қатты денелер

Заттардың кристалдық және аморфтық күйлері. Кристаллдардың физикалық типтері. Қатты денелердің жылу сиымдылығы. Жылу сиымдылығының классикалық теориясы. Дюлонг және Пти заңы. Қатты денелердің жылу сиымдылығының кванттық теориялары. Жылу сыйымдылығының температуралық тәуелділігі: теория және эксперимент. Сұйық кристаллдар.

Тасымалдау  процестері

Макропараметрлердің градиенті (концетрация, температура немесе ағын жылдамдығы гадиенті) байқалатын жүйелер- бір текті емес жүйелер. Тасымалдау  процестерінің түрлері: тұтқырлық, жылуөткізгіштік, диффузия. Тасымалдау процестерін зерттеудің эксперименттік әдістері. Импульс, энергия және заттың байқалатын ағындары. Феноменологиялық конститутивтік қатынастар: Ньютонның үйкеліс заңы, Фурье заңы, Фик заңы. Тасымалдау коэффициенттері. Газдағы тасымалдау процестерінің кинетикалық теориясы. Соқтығысудың орташа жиілігі. Молекулалардың еркін жүру жолының орташа ұзындығы мен орташа уақыты, көлденең газкинетикалық қимасы. Диффузия, тұтқырлық, жылуөткізгіштік. Молекулааралық өзара әрекеттесуін сипаттайтын шамалар арқылы тасымалдау коэффициенттерінің өрнектері. Теория нәтижелерін экспериментпен салыстыру. Сиретілген газдағы физикалық құбылыстар. Сұйық пен қатты денедегі тасымалдау құбылыстарының ерекшеліктері. Молекулалық динамика әдісін тасымалдау процесін компьютерлік үлгілеу үшін қолдану.

Фазалық ауысулар

Бірінші және екінші текті фазалық ауысулар. Клайперон–Клаузиус теңдеуі. Қалыпты және аномаль заттар үшін газ-сұйық-қатты зат күйлерінің диаграммасы. Үштік нүкте. Екінші текті  фазалық ауысу. Сұйық гелий қасиеттері. Гелий күйлерінің диаграммасы. Асқын аққыштық.

ҰСЫНЫЛАТЫН  ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 Негізгі:

1. Асқарова Ә.С., Молдабекова М.С. Молекулалық физика: Оқулық. – Алматы: Қазақ университеті, 2006. – 246 б.
2. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. 1 том.  Механика, тербелістер мен толқындар, молекулалық физика: Орыс тілінен аударма. – Алматы, Мектеп, 2004. – 508 б.
3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика: Учеб. для физ.. спец. вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1987.- 360 с.
4. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика.- Изд. второе, переработанное. - М.: Наука, 1976. - 480 с.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика.- Изд. второе, испр. - М.: Наука, 2002.- 552 с.
6. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – 4-е изд., перераб. –М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. – 432 с.

Қосымша:

1. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика. Статистическая физика и кинетика: Учебное пособие. – Новосибирск: НГУ, 2000. – 608 с.
2. Косов Н., Сәметқызы (Молдабекова М.С.). Молекулалық физика. ІІ бөлімі. – Алматы: Рауан, 1997. – 96 б.
3. Косов Н., Сәметқызы (Молдабекова М.С.). Молекулалық физика. І бөлімі. – Алматы: Рауан, 1993. – 104 б.
4. Телеснин. Р.В. Молекулярная физика. - Изд.второе, доп. - М.: Высш. шк., 1973.- 360 с.
5. Рейф Ф. Статистическая физика: Пер. С англл.  - М.: Наука, 1972.- 351 с.
6. Фриш С.Э. және Тиморева А.В. Жалпы физика курсы. 1 том. Механиканың физикалық негіздері. Молекулалық физика. Тербелістер және толқындар: Орыс тілінен аударма. – Алматы: Мектеп, 1971. – 499 б.

3. Электр  және магнетизм

Тұрақты электр өрісі. Кулон заңы. Электр өрісі төрақтылығы туралы өғымның физикалық мазмөны және оны қолданудың шектеулері. Кулон заңының әртүрлі қашықтықтар үшін тәжірибе жүзінде тексерілуі. Кавендиш әдісі. Кулон заңының өрістік интерпретациясы. Электр өрісінің кернеулігі. Гаусс теоремасы. Кулон заңының дифференциалдық түрде төжырымдалуы.

Электростатикалық өрістің потенциалдылығы. Скалярлық потенциал, оның бір мәнді еместігі және нормалануы. Электр өрісіндегі жөмыс. Нүктелік зарядтың, нүктелік зарядтар жүйесінің және үзіліссіз таралған зарядтың потенциалы. Электр өрісін табу үшін қажетті үш әдіс: Кулон заңын тікелей қолдану, потенциалды және Гаусс теоремасын пайдалану. Лаплас және Пуассон теңдеулері.

Өткізгіштердегі электростатикалық өріс. Өткізгіш бетінде зарядтардың таралуы. Электростатикалық индукция. Өткізгіш бетінің маңындағы өріс. Зарядтардың беттік тығыздығының беттің қисықтығына тәуелділігі. Зарядтардың өткізгіштен ағып шығуы. Өткізгіш потенциалы және металдық экран. Оңашаланған өткізгіштің сыйымдылығы. Өткізгіштер жүйесі. Конденсаторлар, олардың түрлері және сыйымдылықтары. Кейбір электростатикалық есептерді шешу үшін қолданылатын кескіндеу әдісі.

Диэлектриктердегі электростатиқалық өріс. Диэлектриктердің поляризациялануы. Полярлы және полярлы емес диэлектриктер. Дипольдің өрісі. Үзіліссіз таралған зарядтардың дипольдық моменті.  Поляризацияланғыштық - поляризацияланудың сандық сипаттамасы. Поляризацияның электр өрісіне әсері.  Байланыстағы зарядтар. Байланыстағы зарядтардың беттік және көлемдік тығыздықтары. Диэлектриктердегі электр өрісі үшін Гаусстың электростатикалық теоремасы. Электрлік ығысу векторы және диэлектрлік өтімділік. Диэлектриктердің шекарасында электр өрісі сызықтарының сынуы.

Электростатикалық өріс энергиясы. Дискретті және үзіліссіз таралған зарядтардың өзара әсерлесу энергиясы. Меншікті энергия. Электр өрісі энергиясының көлемдік тығыздығы. Беттік зарядтар өрісінің энергиясы. Зарядталған өткізгіштердің энергиясы. Сыртқы өрістегі дипольдың энергиясы.

Электр  өрісіндегі күштер. Электр өрісіндегі нүктелік зарядқа, дипольге және үзіліссіз таралған зарядқа әсер ететін күштер. Электр өрісіндегі диэлектрик және өткізгішке әсер ететін күштер. Күштердің энергия үшін өрнектен есептелуі.

Диэлектриктер. Локальдық өріс және оның сыртқы өрістен өзгешелігі. Полярлы және полярлы емес диэлектриктер. Полярлы диэлектриктер және олардың поляризацияланғыштық коэффициенттерінің температураға тәуелділігі. Сегнетоэлектриктер мен пьезоэлектриктер туралы негізгі мағлөматтар.

Тұрақты электр тоғы. Тұрақты ток бар кездегі электр өрісі. Ом заңының дифференциалдық түрі. Бөгде электрқозғаушы күштер. Тұйықталған тізбек үшін Ом заңы. Джоуль-Ленц заңы және оның  дифференциалдық түрі. Ток жүрген кездегі жасалатын жөмыс және қуат. Сызықты электр тізбектері. Кирхгоф ережелері. Тұтас ортадағы тоқтар және оларды пайдалану.

Металдардағы  ток тасымалдаушы зарядтардың табиға ты. Толмэн және Стюарт тәжірибесі. Электрөткізгіштіктің классикалық теориясы және оның қиыншылықтары. Электрөткізгіштіктің (кедергінің) температураға тәуелділігі. Аскынөткізгіштік қөбылысы. Қатты денелердің зоналық теориясы туралы түсініктер. Металдардың, шала өткізгіштердің және диэлектриктердің энергетикалық зоналары.

Шала өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі. Қоспалы (электрондық және кемтіктік) өткізгіштік. Донорлар мен акцепторлар. Шала өткізгіштер өткізгіштігінің температураға тәуелділігі. Металдағы шығу жөмысы. Потенциалдардың жапсарлық айырымы. Шала өткізгіштер және олардың жапсарының түзеткіштік әсері. Шала өткізгішті диод және транзистор. Микроэлектроника туралы түсінік.

Термоэлектрлік  құбылыстар. Жылулық электроқозғаушы күш. Зеебек, Пельтье және Томсон қөбылыстары. Металл емес қатты денелердің өткізгіштігі. Электролиттердің электрөткізгіштігінің механизмі және оның температураға тәуелділігі.

Газдардың электрөткізгіштігі. Иондау және рекомбинация. Иондық көшкін. Тәуелсіз газ разрядтарының негізгі түрлері: солғын, өшқын, тәж және доғалық разрядтар. Заттың плазмалық күйі. Термоэлектрондық эмиссия.

Стационар магнит өрісі. Ток элементтерінің өзара әсерлесу заңы (Лаплас-Био-Савар-Ампер заңы). Ток элементтерінің өзара әсерлесу заңының өрістік интерпретациясы. Ампер тәжірибесі. Магнит индукциясының векторы. Био-Савар-Лаплас заңы. Магнит өрісінің салыстырмалық табиғаты. Ампер заңы. Стационар жағдайдағы магнит индукциясы векторының циркуляциясы туралы теорема, толық тоқ заңы. Магнит өрісінің қөйындылығы.

Магнетиктердегі магнит өрісі. Магнетиктер және олардың түрлері.  Тұйықталған элементар токтың магнит өрісі. Магниттелу механизмдері, молекулалық, көлемдік және беттік тоқтар. Магнетиктердегі өріс. Магнит өрісінің кернеулігі. Тұрақты магниттер. Магнит  өрісінің векторлары үшін шекаралық шарттар. Магниттік өтімділікті және магнетик ішіндегі өріс кернеулігі мен индукциясын өлшеу. Магниттік экрандау. Магнит өрісіндегі күштер. Лоренц күші. Зарядталған бөлшектердің электромагниттік өрісінде қозғалуы. Ампер заңы. Тоқ пен магниттік моментке әсер ететін күштер және күш моменттері. Сығылмайтын магнетиктерге әсер ететін көлемдік күштер және осы күштерді энергия үшін өрнектен есептеу. Холл эффекті.

Магнетиктер. Диа- және парамагнетиктер. Диа- және парамагнетиктердің магниттелу механизмдері. Лармор прецессиясы. Парамагниттік қабілеттіктің температураға тәуелділігі. Кюри заңы.

Ферромагнетизм. Гистерезис төзағы. Ферромагнетиктік қасиеттердің температураға тәуелділігі. Ферромагнетизм. Домендер. Қайта магниттелу механизмдері. Гиромагниттік эффектілер. Атомдар мен электрондардың механикалық және магниттік моменттерінің арасындағы қатынастар. Эйнштейн-де Гааз және Барнетт эффектілері. Антиферромагнетизм және ферримагнетизм туралы түсініктер.

Электромагниттік  индукция және квазистационар айнымалы тоқтар. Қозғалыстағы өткізгіштердегі индукциялық тоқтар. Фарадейдің электромагниттік индукция заңы және оның дифференциалдық түрде төжырымдалуы. Ленц ережесі. Өздік және өзара индукция қөбылыстары. Магнит өрісінің энергиясы. Магнит өрісі энергиясының тығыздығы. Индуктивтілік. Магнетиктің сыртқы магнит өрісіндегі энергиясы.

Квазистационар  айнымалы ток тізбектері. Айнымалы бөгде электрқозғаушы күші, кедергісі, сиымдылығы және индуктивтілігі бар тізбек. Импеданс. Векторлық диаграммалар әдісі. Комплекстік амплитудалар әдісі. Айнымалы ток тізбегіндегі резонанс қөбылыстары. Магниттік тізбектерді есептеу. Айнымалы тоқтың  жөмысы мен қуаты. Жүкті генератормен келістіру. Фуко токтары. Синхрондық және асинхрондық двигательтердің жөмыс істеу принципы. Трансформаторлар және автотрансформаторлар. ш фазалы ток туралы негізгі мәліметтер.

Скин-эффект. Скин-эффект, оның заңдылықтары, омдық кедергі мен өткізгіштің индуктивтілігіне әсері туралы негізгі мағлөматтар. Скин-эффектін  техникада  қолданылуы. Төменгі, жоғарғы жиіліктердегі және жолақ сүзгілер, оларды жүзеге асырудың физикалық принциптері туралы негізгі мағлөматтар.

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Негізгі:

1. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 2004