ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамика из "Термодинамика и статистическая физика Теория равновесных систем " К 32 Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем. — М. Изд-во МГУ, 1991. — 800 с. [c.2] В основу учебного пособия, написанного в соответствии с программой по теоретической физике, положен курс лекций, читаемый автором на физическом факультете МГУ. Пособие включает материал по следующим вопросам аксиоматике и некоторым проблемам квазистатической термодинамики, общим положениям гиббсовской статической механики, теории идеальных систем и связанным с ними физическим задачам, классическим неидеальным статистическим системам. Пособие разделено на две части основную, отражающую главным образом материал, включаемый в лекционный курс, и дополнительную — задачи по основному материалу и оформленные в виде задач дополнительные вопросы, не, выходящие за рамки тематики, установленной программой. [c.2] Для студентов физических специальностей вузов. [c.2] ГЛАВА I. АКСИОМАТИКА МАКРОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИ КИ И НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. ... [c.3] РАЗДЕЛ II. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. [c.4] ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МЕХА НИКИ РАВНОВЕСНЫХ СИСТЕМ. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГИББСА. [c.4] ГЛАВА IV. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА НЕИДЕАЛЬНЫХ РАВНО ВЕСНЫХ СИСТЕМ (НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ). . . [c.6] Предлагаемая читателям книга образует общий цикл с вышедшим в 1987 г. в Издательстве МГУ учебным пособием автора Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем , представляя его первую часть. В целом курс Термодинамика и статистическая физика является последним из общих разделов теоретической физики (он следует за разделами механика , электродинамика и квантовая механика ) и читается на дневном отделении физического факультета МГУ для студентов IV курса всех специальностей в течение двух семестров. Материал, включаемый в этот раздел теоретической физики не только обширен, но еще и в известной степени разнороден за период становления термодинамики и статистической физики как науки, охватывающий наиболее продуктивные в научном плане годы XIX и XX столетий, произошло заметное расслоение первоначально единой теории теплоты на отдельные разделы, которые стали развиваться затем как вполне самостоятельные теоретические направления. Предназначенный для общей студенческой аудитории курс включает только самые общие, традиционные и ставшие как бы обязательными и определяющими индекс общей теоретической грамотности разделы статистической физики и не охватывает, к сожалению, целого ряда важных вопросов совре менной теории, относящихся к квантовой статистике, теории конденсированного состояния, теории твердого тела и другим, которые уже включаются в программы специальных курсов и кандидатских минимумов. [c.7] НИ Предшествуют равновесным, и это одна из основных аксиом статистической теории, более того, равновесных систем в буквальном понимании в окружаюп ей нас природе вообще нет. Студент IV курса, который уже получил предварительную подготовку по вопросам молекулярной теории в рамках общего курса физики и представляет предмет в общих чертах, в вопросах методики обычно пассивен, его не удивить примерами показательного строительства, которое начинается с верхнего этажа и крыши. Однако даже при выборе этого варианта нулевой цикл строительства все равно необходим и, главное, ответствен. Принятие высказанных выше соображений в качестве основных при таком построении курса означало бы, что мы сочли целесообразным исследовать возбужденные состояния системы, не установив структуры того состояния, над которым эти возбуждения сформированы. В квантовой механике подобная инверсия вряд ли собрала бы большое ЧИСЛО сторонников. Исторически развитие науки на первый взгляд как будто следовало этому обратному ходу. И дело здесь не в том, что начиная с древнейших времен рассмотрению движения в окружающей нас природе уделялось больше внимания, чем отдельным ее статическим состояниям, которые, как в механике, полагались частными случаями. Существенно то, что при становлении статистической механики как теоретической науки основные идеи кинетической теории были высказаны Больцманом почти на 30 лет раньше, чем Гиббс сформулировал (как раз на рубеже XX в.) основы равновесной статистической физики. Понятие статистического равновесия системы многих частиц оказалось сложнее, чем первоначальные кинетические представления о ней. Полное осознание парадоксальности этой исторической инверсии произошло уже в XX в. [c.8] Каждая из пяти глав данного пособия разделена на две приблизительно равные части первая, являющаяся основной, построена главным образом на лекционном материале, а вторая помимо несложных задач в основном представляет дополнительный материал к обсуждаемой в главе теме, частично включаемый автором в лекционный курс без вынесения его на экзамен и предназначенный для самостоятельной его проработки. Это позволило, во-первых, соблюсти известный принцип Ньютона При изучении наук примеры полезнее правил . Во-вторых, читатель получил возможность легко дифференцировать, какой материал пособия является основным, а какой дополнительным, в рамках которого можно в соответствии со своими интересами сделать выбор. И в-третьих, оформление этих дополнительных сюжетов в виде отдельных задач, в которых условие выглядит иногда как развернутый заголовок, или небольших циклов из них может быть при рассмотрении развернутых вопросов и не всегда органично, но это позволило сохранить в целом удобную формальную структуру пособия, принятую в ТД и СФ-П. [c.9] по первому разделу курса — Базаров И. П. Термодинамика. М., 1983. 343 с.— это достаточно популярный учебник университетского уровня, выдержавший несколько изданий. Из известного и неоднократно переиздававшегося цикла учебников по теоретической физике Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица к нам непосредственное отношение имеет том V (Статистическая физика. М., 1970. 583 с.) (по второму разделу курса), несколько сложного для студентов не теоретиков. Хорошо известны старшему поколению пособия М. А. Леонтовича Введение в термодинамику и Статистическая физика , переизданные в виде одной книги в 1983 г. (первый и второй разделы курса). Из зарубежных переведенных изданий упомянем два прекрасных руководства Хуанг К. Статистическая механика. М., 1966 и Куб о Р. Статистическая механика. М., 1967. Автор считает, что огромную пользу приносит знакомство (пусть даже не доскональное) с оригинальным изложением основных вопросов теории, например желающему полнее разобраться в методе корреляционных функций можно порекомендовать основополагающую работу акад. [c.10] Если обратиться к теории теплоты как к дисциплине, которую проходят на IV курсе физического факультета, то это не часть натурфилософии, а раздел теоретической физики, имеющий достаточно определенное и четкое строение. Возникновение же теоретической физики обычно связывают с работами Ньютона. Именно он (I. Newton, 1687) двести лет назад заложил основы первого ее раздела — теоретической механики, причем сформулировал ее как замкнутый аппарат, который позволил решать любые задачи о механическом движении тел на уровне математического расчета. По ньютоновскому образцу в последующее время стали строиться и другие разделы теоретической физики. В идеальном варианте структуру такого раздела можно представить следующим образом а) формируются аксиомы (или начала), исходные положения теории. При этом определяется не только условный язык, не только устанавливается определенная договоренность что и как называть и понимать (т. е. своеобразная конвенция взаимопонимания Пуанкаре), но и круг явлений, охватываемый этими началами, и общие ограничения данного теоретического направления (т. е. конвенция заключается не для удобства осуществления последующих мысленных экспериментов, а в соответствии с объективной реальностью и с полным пониманием области применимости принимаемых аксиом) б) формируется математический аппарат теории, например принятые в а) аксиомы, записываются в виде замкнутой системы уравнений со всеми условиями, необходимыми для получения (в принципе, конечно) однозначных их решений в) приложение этого аппарата для расчета конкретных физических задач (не исключено, что при этом будут разрабатываться специальные математические методы аналитического или численного исследования и т. д. и т. п.). Сопоставление получаемых в результате этих расчетов результатов с экспериментом служит этой обратной связью, которая проверяет правильность выбранных исходных аксиом и ограничений. Заметим, кстати, что при таком идеальном построении теории некоторые из ее выводов могут быть использованы в качестве части аксиом, которые при этом становятся уже продуктом теории (разные варианты обратных постановок проблем). Так что иногда бывает, что вопрос о том, какие именно положения следует выбрать в качестве исходных, а какие должны получаться как следствие, не имеет однозначного решения, и разные авторы подходят к вопросу об аксиоматике по-разному в соответствии со своим пониманием предмета, с принадлежностью к определенной школе и т. п. [c.12] Теперь о самом предлагаемом вниманию читателя пособии. Содержание его достаточно подробно отражено в оглавлении, которое предшествует читаемому предисловию, и поэтому в пересказе не нуждается. Хочется сразу отметить, что основной материал всех его четырех глав —это не совсем обработка читаемых лекций (их конспект составил бы тонкую тетрадку), а дополнительные их части —совсем не пособие к семинарским занятиям, так что все в целом — это не развернутая шпаргалка к экзаменам в этом выпуске содержится больше, чем успевают сказать лектор и показать на доске преподаватель. На сколько материала надо давать больше или меньше — эту меру очень трудно установить в основном из-за того, что она для каждого изучающего данный предмет индивидуальна. Предлагаемый том вместе с ТД и СФ-П —это не энциклопедия Все о термодинамике и статистической физике от Л до Z , а всего лишь учебное пособие, написанное в соответствии с действующей программой. По глубокому убеждению автора любое учебное пособие по профилирующей дисциплине (тем более написанное для студентов-физиков Московского университета) должно не ограничиваться оковами обязательного минимума, а предоставлять определенный простор и право выбора для тех, кто заинтересован не только в получении необходимой записи в зачетной книжке, но и в понимании основ изучаемого раздела теоретической физики и его реальных возможностей (те же, кто заинтересован лишь в первом, могут позволить себе роскошь, имея такое пособие, отмечать в нем галочкой, что прочел лектор, а что сократил). [c.18] Задачи высшей школы по подготовке научных кадров всегда были сложны и ответственны. Непрерывно возрастающий поток научной информации неизбежно приводит (даже при ее строгом отборе) к общей интенсификации процесса обучения и неизбежной его рационализации, связанной и с его уплотнением, и с повышением роли индивидуальных видов учебной работы. И если овладение техническими навыками невозможно без практической работы в научных лабораториях соответствующего профиля, то для изучения теоретических разделов, составляющих основы фундаментальных наук, необходимы соответствующие учебные пособия. Освоение студентами П1 и IV курсов физического факультета тео]ретических дисциплин (в число которых входит Термодинамика и статистическая физика ) составляет только начало постижения тех основ, без знания которых невозможны ни решения современных технических проблем, ни переход к фундаментальным исследованиям в области самых актуальных разделов современной науки. [c.20] Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность академику А. А. Логунову за внимание к автору и его работе, академику Н. Н. Боголюбову, заведующему кафедрой квантовой статистики, ведущей курс Термодинамика и статистическая физика на физическом факультете МГУ, и академику Л. В. Келдышу за рецензирование предлагаемого издания, полезное обсуждение и общую поддержку. Автор искренне признателен доценту В. Д. Кукину, который в течение многих лет является лектором параллельного потока. Многочисленные творческие дискуссии с ним способствовали окончательному формированию курса Термодинамика и статистическая физика , читаемого на физическом факультете, им был предложен целый ряд интересных задач и оригинальных способов рассмотрения отдельных вопросов. С особой признательностью автор хочет отметить роль Р. А. Бунатян, редакционная работа которой послужила несомненному улучшению всего материала пособия в целом. [c.20] Вернуться к основной статье