1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по исследованию и изучению структуры и свойств природы на молекулярном и статистическом уровне ее организации. Важнейшая цель данного курса, развитие логического мышления, овладение приемами работы с абстрактными величинами. Основными задачами изучения дисциплины «Молекулярная физика» являются: сообщить студенту основные принципы и законы молекулярной физики их математическое выражение; ознакомить его с основными явлениями молекулярной физики, методами их наблюдения и экспериментального исследования, с главными методами точного измерения физических величин, простейшими методами обработки результатов эксперимента и основными физическими приборами;сформировать определенные навыки экспериментальной работы, научить правильно выразить физические идеи, количественно формулировать и решать физические задачи, оценивать порядки физических величин;дать студенту ясное представление о границах применимости физических моделей и гипотез. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.04 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-1 | Способен применять базовые знания в области физико-математических и (или) естественных наук в сфере своей профессиональной деятельности |
| ОПК-2 | Способен проводить научные исследования физических объектов, систем и процессов, обрабатывать и представлять экспериментальные данные |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | об основных тенденциях развития молекулярной физики как науки, особенно, термодинамики и молекулярно-кинетической теории (статистической подход); этапы развития молекулярной физики; теоретические основы, основные понятия, законы и модели молекулярной физики; смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество,межмолекулярные взаимодействия и д.р. смысл физических величин: внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты и др. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | применять основы молекулярной физики, основные понятия, законы и модели статистической физики и термодинамики; понимать, излагать и анализировать закономерности физических процессов в молекулярной физике, пользоваться теоретическими основами, основами, законами и моделями; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления; отличать гипотезы от научных теорий; грамотно пользоваться языком физики |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | владения методами обработки и анализа экспериментальной и теоретической физической информации (планирование, постановка и обработка эксперимента); способностью использовать базовые знания физики для решения практических задач; основными методами решения физических задач; методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении физического эксперимента. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Термодинамика | ||||||
| 1.1. | Ввдение. Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Идеальный газ. Понятие температуры. Давление. Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики.Адиабатический процесс. Закон Бернулли | Лекции | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 1.2. | Первое начало термодинамики и его применение к идеальному газу | Практические | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л1.6, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л2.5, Л2.6 |
| 1.3. | Первое начало термодинамики. | Сам. работа | 2 | 3 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л2.3 |
| 1.4. | Второе начало термодинамики. Цикл Карно.Энтропия термодинамической системы. Энтальпия.Термодинамические потенциалы | Лекции | 2 | 8 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 1.5. | Второе начоло термодинамики. Циклические процессы | Практические | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л1.6, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л2.5, Л2.6, Л2.3 |
| 1.6. | Второе начало термодинамики. Цикл Карно.Энтропия термодинамической системы. Энтальпия.Термодинамические потенциалы | Сам. работа | 2 | 8 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 1.7. | Контрольная работа (модуль №1) | Практические | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л2.5, Л2.6, Л1.2 |
| 1.8. | Определение постоянной Больцмана; Измерение статического и динамического давления; Определение Ср /Сv для воздуха методом Клемана и Дезорма; Определение Ср /Сv по скорости звука в воздухе; Жидкостные термометры; Термометрия. Градуировка термопары; Определение коэффициента объемного расширения жидкости. | Лабораторные | 2 | 16 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л3.2, Л1.1, Л1.5, Л3.1, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 1.9. | Термодинамика | Консультации | 2 | 8 | ||
| Раздел 2. Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) | ||||||
| 2.1. | Распределение молекул по скоростям | Лекции | 2 | 7 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 2.2. | Распределение Больцмана(идеальный газ во внешнем потенциальном поле).Фазовое пространство. Понятие о квантовой статистике | Лекции | 2 | 6 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 2.3. | Элементы теории переноса вещества, импульса, энергии.Броуновское движение. | Лекции | 2 | 1 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 2.4. | Молекулярно-кинетическая теория | Практические | 2 | 6 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л2.5, Л2.6 |
| 2.5. | Распределение молекул по скоростям. | Сам. работа | 2 | 10 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 2.6. | Распределение Больцмана(идеальный газ во внешнем потенциальном поле. Понятие о квантовой статистике | Сам. работа | 2 | 8 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 2.7. | Элементы теории переноса вещества, импульса, энергии. | Сам. работа | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 2.8. | Контрольная работа (модуль №2) | Практические | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 2.9. | Определение коэффициента вязкости, средней длины свободного пробега эффективного сечения молекул воздуха; Определение коэффициента внутреннего трения жидкости капиллярным вискозиметром; Определение коэффициента вязкости методом Стокса; Определение изменения энтропии воздуха статистическим и термодинамическим способами; Изучение распределения электронов по скоростям | Лабораторные | 2 | 12 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л3.2, Л1.1, Л1.5, Л3.1, Л2.6, Л2.3 |
| 2.10. | Молекулярно-кинетическая теория | Консультации | 2 | 10 | ||
| Раздел 3. Физика реального газа | ||||||
| 3.1. | Реальные газы. Фазовые переходы первого и второго рода. | Лекции | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 3.2. | Реальные газы | Практические | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л1.5, Л2.5, Л2.6 |
| 3.3. | Реальные газы. Фазовые переходы первого и второго рода. | Сам. работа | 2 | 10 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.6, Л1.2, Л2.3 |
| 3.4. | Контрольная работа (модуль №3) | Практические | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.9, Л1.4, Л1.3, Л1.5, Л2.5, Л2.6 |
| 3.5. | Физика реального газа | Консультации | 2 | 6 | ||
| Раздел 4. Физика жидкостей и растворов | ||||||
| 4.1. | Реальные жидкости. Поверхностные явления в жидкостях | Лекции | 2 | 1 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 4.2. | Растворимость тел. Осмос. Закон Рауля. Правило фаз. Растворимость тел. Осмос. Закон Рауля. Правило фаз. | Лекции | 2 | 0,5 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 4.3. | Определение коэффициента поверхностного натяжения волновым методом; Изучение зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры с помощью прибора Ребиндера | Лабораторные | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л3.2, Л1.1, Л1.5, Л3.1, Л2.6, Л2.3 |
| 4.4. | Реальные жидкости. Поверхностные явления в жидкостях | Сам. работа | 2 | 4 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.6 |
| 4.5. | Растворимость тел. Осмос. Закон Рауля. Правило фаз. Растворимость тел. Осмос. Закон Рауля. Правило фаз. | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2 |
| 4.6. | Физика поверхностного натяжения | Консультации | 2 | 6 | ||
| 4.7. | Физика жидкостей и растворов | Консультации | 2 | 10 | ||
| Раздел 5. Физика твердого тела | ||||||
| 5.1. | Обзор физики кристаллов (твердые тела) | Лекции | 2 | 0,5 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.6, Л1.2 |
| 5.2. | Обзор физики кристаллов (твердые тела) | Сам. работа | 2 | 2 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л3.2, Л3.1, Л2.5, Л2.6, Л1.2 |
| 5.3. | Физика твердого тела (кристаллов) | Консультации | 2 | 10 | ||
| Раздел 6. Промежуточный контроль | ||||||
| 6.1. | Экзамен по дисциплине "Молекулярная физика" | Экзамен | 2 | 27 | ОПК-1, ОПК-2 | Л1.7, Л2.1, Л2.4, Л2.2, Л1.8, Л1.4, Л1.3, Л2.5, Л2.6, Л1.2 |
| 6.2. | Консультация по подготовке к экзамену | Консультации | 2 | 2 | ||
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по разделам и темам дисциплины в полном объеме размещены в онлайн-курсе на образовательном портале «Цифровой университет АлтГУ» – https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=4227. ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-1: Способен применять базовые знания в области физико-математических и (или) естественных наук в сфере своей профессиональной деятельности. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА: 1. При изохорическом нагреве одного моля идеального газа энтропия системы __________________ (возрастает, убывает) Ответ: возрастает. 2. Работа двух молей газа при изотермическом сжатии в 3 раза при температуре T = 300 К равна ___________ Дж (ответ дать с точностью до целых). Ответ: –5478 Дж 3. В сосуде объемом V= 2 м^3 находится смесь m1= 4 кг гелия и m2 = 2 кг водорода при температуре t1 = 27°С. Определить давление и молярную массу смеси газов. Ответ: p = 2,49·106 Па; M = 3 10^-3 кг/моль 4. В закрытом сосуде находится идеальный двухатомный газ. При увеличении температуры в n = 2,5 раза давление газа увеличилось в k = 3 раза. Какая часть молекул α газа диссоциировала на атомы? ______________ Ответ: α = 0,2 5. При испытаниях баллон, содержащий некоторое количество азота, разрывается при температуре t1 = 627°С. Если заполнить такой же баллон смесью втрое меньшего (по массе) количества азота и вдвое меньшего (по массе) количества неизвестного газа, он разорвется при температуре t2 = 600°С. Найти молярную массу неизвестного газа. _________________ Ответ: M = 20 г/моль 6. При нагревании некоторого газа до температуры, когда "включились" все колебательные степени свободы, средняя энергия молекулы увеличилась в 1,4 раза. Считая, что при начальной температуре вращательные степени свободы молекул были возбуждены, определить число атомов в молекуле газа. __________________ Ответ: N = 2 7. Из скольких атомов состоят линейные молекулы газа, если при "замораживании" колебательных степеней свободы показатель адиабаты γ увеличивается в 49/45 раз? _____________ Ответ: N = 2 (из двух атомов). 8. Тепловой двигатель Карно (при решении задания используйте рисунки в p-V координатах), имеющий КПД η = 40%, начинают использовать как холодильную машину. Найти холодильный коэффициент (эффективность холодильной машины) и количество теплоты, которое эта машина за один цикл может забрать у холодильника (охлаждаемого тела), если совершаемая за каждый цикл внешняя механическая работа равна А = 200 Дж. ___________________ Ответ: η = 1,5; Q+ = A = 300 Дж . 9. В теплоизолированном сосуде при атмосферном давлении смешиваются m1 = 200 г холодной воды, имеющей температуру t1 = 10ºC, и m2 = 100 г горячей воды, имеющей температуру t2 = 90ºC. Определить изменение энтропии воды. Считать, что молярная теплоемкость воды Ср = 75,5 Дж/(моль·К) не зависит от температуры. _________________ Ответ: 8,9 Дж/К 10. Один моль некоторого газа находится в закрытом сосуде. При Т1 = 300 К давление газа p1 = 1,14·107 Па, а при температуре Т2 = 400 К давление p2 = 1,63·107 Па. Объём сосуда V = 0,2 л. Определить постоянные Ван-дер-Ваальса для данного газа. __________________ Ответ: a ≈ 0,13 м Па/моль; b = 3⋅10^5 м^3/моль. 11. Определить плотность воды в критическом состоянии, если постоянные Ван-дер-Ваальса известны: a = 0,545 Па ⋅м^6/моль^2 , b = 3,1⋅10^−5 м^3/моль. ____________________ Ответ: ≈ 190 кг/м^3. 12. Какой наибольший объем может занимать m = 1кг воды в жидком состоянии? Критическая температура воды = 274ºС, критическое давление = 21,8·10^6 Па. _________________ Ответ: 4,3 л. 13. Какую часть объема запаянной трубки должен занимать эфир в жидком состоянии при температуре Т = 300 К, чтобы при достижении критической температуры Ткр = 467 К трубка была заполнена эфиром в критическом состоянии? Молярная масса эфира = 74·10^–3 кг/моль, критическое давление = 35,6·10^5 Па. При 300 К плотность эфира ρ = 710 кг/м^3. Массой паров эфира над жидкостью пренебречь. __________________ Ответ: 0,25. 14. Определить, при каких температурах гелий в опыте Джоуля – Томсона охлаждается при дросселировании, если критическая температуре гелия Ткр = 5,2 К и состояние гелия описывается уравнением Ван-дер-Ваальса. __________________ Ответ: T < Ti = 6,75Tкр ≈ 35K, газ в процессе дросселирования охлаждается. 15. Найти понижение температуры воздуха при его дросселировании, если разность давлений Δp =10^5Па . Опыт проводится при Т = 300 К. Постоянные Ван-дер-Ваальса для воздуха: а = 0,139 Па·м^6/моль^2, b = 3,9·10-5 м^3/моль. Молярная теплоемкость воздуха Ср = 29,4 Дж/(моль·К). __________________________ Ответ: −0, 24 K 16. Теплоизолированный сосуд заполнен газом. Давление в сосуде р1. В стенке сосуда открывают небольшое отверстие, через которое газ начинает вытекать в атмосферу. Начальное давление газа в сосуде больше атмосферного р1 > ратм, температура в сосуде Т1. Какой будет конечная температура в сосуде, если в процессе вытекания газа из сосуда теплообмен отсутствовал? Получите числовую оценку для воздуха при р1 = 1,5 атм, Т1 = 300 К. __________________ Ответ: ≈ 3 °С. 17. Метеориты, падающие на Землю, при движении в атмосфере сильно нагреваются, и часто полностью сгорают, не долетев до поверхности Земли. Оцените температуру поверхности метеорита при его вхождении в атмосферу Земли. Метеорит движется со скоростью порядка второй космической скорости: u ~ 10 км/с. _______________ Ответ: ≈ 0,8 10^5К. 18. Как известно, температура в атмосфере убывает с высотой. Так на высотах порядка 10 км температура воздуха даже летом около –50 °С. Объясните, почему там так холодно, ведь тёплый воздух, нагреваемый поверхностью Земли, поднимается вверх и, казалось бы, наверху температура должна быть высокой. Найдите зависимость температуры воздуха от высоты. ___________________ Ответ: -9,8 град/км. 19. Приняв молярную массу воздуха μ = 29 г/моль, а среднюю температуру земной атмосферы Т = 290 К, оценить толщину атмосферы. ________________________ Ответ: 8300 м. 20. Определите долю молекул водорода, модули скоростей которых при температуре Т= 27°С лежат в интервале от u1 = 1898 м/с до u2=1903 м/с. ______________________ Ответ: 0,245% КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично»: Студентом задания решены самостоятельно. Составлен правильный алгоритм решения заданий. Рассуждения логичны, в выборе формул и решении нет ошибок, получены верные ответы, задания решены рациональным способом. Выполнено 76–100 % (по баллам) заданий; «Хорошо»: Студентом задания выполнены с подсказкой преподавателя. Составлен правильный алгоритм решения заданий. Рассуждения логичны и в решениях нет существенных ошибок. Правильно сделан выбор формул для решения; есть объяснение решения, но задания решены нерациональным способом или допущено не более двух несущественных ошибок, получен верный ответ. Выполнено 50–75 % (по баллам) заданий; «Удовлетворительно»: Студентом задания решены с подсказками преподавателя. При этом задание понято правильно. В логических рассуждениях нет существенных ошибок, но допущены существенные ошибки в выборе формул или в математических расчетах. Задания решено не полностью или в общем виде. Выполнено 25–49 % (по баллам) заданий; «Неудовлетворительно» : Студентом задания не решено или выполнено 0–24 % (по баллам) заданий. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА 1. При каких условиях вещество может достичьсостояния «пересыщенный пар» и «перегретая жидкость»? а) ни при каких б) при стабильных в) при метастабильных г) только с растворами д) только с веществами без примесей ОТВЕТ: в и д 2. Как изменится давление насыщенного пара при уменьшении объема цилиндра? а) уменьшится, т. к. уменьшится количество молекул б) увеличится, т. к. уменьшится объем цилиндра в) останется неизменным ОТВЕТ: в 3.Что называется скрытой теплотой испарения? а) количество теплоты, которое необходимо подвести для того, чтобы испарить определенное количество жидкости изотермически при давлении, равном упругости ее насыщенных паров б) количество теплоты, необходимое для испарения единицы массы жидкости в) количество теплоты, необходимое для испарения данной жидкости г) нет правильного ответа ОТВЕТ: а 4.Что называется упругостью насыщенного пара? а)давление насыщенного пара в замкнутом объеме б)температура насыщенного пара в замкнутом объеме в) плотность пара г) нет ответа ОТВЕТ: а 5.Что называется ненасыщенным паром? а) пар, для которого при данной температуре его давление меньше давления насыщенного пара б) пар, для которого при данной температуре его давление больше давления насыщенногопара в) пар, температура которого выше критической ОТВЕТ: а 6. В сосуде под поршнем находятся только насыщенные пары воды. Как будет меняться давление в сосуде, если начать сдавливать пары, поддерживая температуру постоянной? а) давление будет постоянно расти б) давление будет постоянно падать в) давление будет оставаться постоянным г) давление будет оставаться постоянным, а затем начнет расти ОТВЕТ: в 7. Точка росы – это… а) давление, при котором ненасыщенный пар переходит в насыщенный б) температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар становится насыщенным при охлаждении в) объем, при котором ненасыщенный пар переходит в насыщенный при охлаждении ОТВЕТ: б 8. Реальный газ – это газ, свойства которого… а) не зависят от взаимодействия частиц и их собственного объема б) зависят от взаимодействия частиц и их собственного объема в) не зависят от взаимодействия частиц и их собственного объема, что особенно проявляется при низких температурах ОТВЕТ: б 9. Найти изменение внутренней энергии хлора при его изотермическом расширении от V1= 200 м^3 до V2= 500 м^3, если количество хлора составляет m = 20 г(газ реальный). а) 140 Дж б) 154 Дж в) 400 Дж г) 284 Дж ОТВЕТ: б 10. Определить критическую плотность водяного пара, если поправка b для воды равна 3,04 x 10^–5 м^3/моль. а) 184 кг/м^3 б) 197 кг/м^3 в) 204,6 кг^/м^3 г) 164,6 кг/м^3 ОТВЕТ: а 11. Укажите, что называется числом степеней свободы молекулы: а) число атомов в молекуле; б) число упругих связей между атомами в молекуле; в) число независимых координат, с помощью которых можно описать положение молекулы в пространстве; г) число связей, которые нужно наложить на молекулу, чтобы закрепить ее неподвижно; д) число возможных независимых перемещений молекулы в пространстве. ОТВЕТ: в 11. Укажите, что называют анизотропией: а) независимость физических свойств от направления внутри кристалла; б) зависимость физических свойств от направления внутри кристалла; в) зависимость только оптических свойств от направления внутри кристалла; ОТВЕТ: б 12. Укажите, что называется критической температурой: а) температура кипения; б) температура фазового перехода; в) температура, при которой прекращается поступательное движение молекул; г) температура, выше которой никаким повышением давления нельзя превратить газ в жидкость; д) температура, выше которой реальный газ подчиняется законам идеального газа. ОТВЕТ: б, г, д 13. Число степеней свободы двухатомной молекулы с жесткой связью между ее атомами равно: а) 3; б) 6; в) 4; г) 5; д) 7. ОТВЕТ: г 14. Азот, молярная масса которого равна 28∙10^–3 кг/моль, находится в равновесном состоянии, при котором средняя кинетическая энергия вращательного движения одной его молекулы составляет 4,28·10^–21 Дж. Если связь между атомами молекулы можно считать жесткой, то ее средняя квадратичная скорость равна: а) 525 м/с; б) 168 м/с; в) 742 м/с; г) 314 м/с; д) 473 м/с. ОТВЕТ: а 15. Укажите, что называют анизотропией: а) независимость физических свойств от направления внутри кристалла; б) зависимость физических свойств от направления внутри кристалла; в) зависимость только оптических свойств от направления внутри кристалла; г) зависимость только механических свойств от направления внутри кристалла. ОТВЕТ: б КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1-3 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: • «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; • «отлично» – верно выполнено 90-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 65-89% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 50-64% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено менее 50% заданий. ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-2: Способен проводить научные исследования физических объектов, систем и процессов, обрабатывать и представлять экспериментальные данные ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ в лаборатории кафедры общей и экспериментальной физики "Молекулярная физика" Лабораторная работа «Определение Ср /Сv для воздуха методом Клемана и Дезорма» Цель работы: Изучение теплоемкости газов, адиабатических процессов вгаза и определение отношения Ср /Сv(показателя адиабаты для воздуха). Принадлежности: Стеклянный баллон, резиновая груша (насос), механический манометр, выпускной кран.. Контрольные вопросы: 1. Что такое функция процесса и функция состояния? Как термодинамические величины являются функциями процесса, а какие функциями состояния в данной работе? 2. Почему теплоемкость газов зависит от способов нагревания? Почему Cp>Сv? 3..Какой процесс называется адиабатическим? Какие процессы, происходящие в газах, можно считать адиабатическими? 4. Насколько обоснованным является предположение о том, что ? Зависит ли теплоемкость от температуры? 5. Нарисуйте графики адиабаты и изотермы на одном чертеже. 6. Выведите рабочую формулу. 7. Зачем нужно после накачивания и выпускания воздуха из баллона ждать момента, когда температура воздуха в баллоне и в комнате выровняются? 8. Какими причинами обусловлены систематические погрешности в данной работе? Лабораторная работа «Определение коэффициента вязкости, средней длины свободного пробега, эффективного сечения молекул воздуха». Цель работы: Знакомство с устройством и работой капиллярного вискозиметра. Определение по коэффициенту вязкости газокинетических величин. Оборудование: Экспериментальная установка, манометр, секундомер, линейка, мерный стакан, вспомогательный сосуд. Контрольные вопросы: 1. Какого порядка величины η и λ для воздуха при комнатных температурах? 2. Почему нельзя включать секундомер сразу после открытия крана? 3. Обсудите степень равновесия исследуемой системы? 4. Объясните, чемобусловлен выбор сечения трубок в вашей установке? 5. Каков механизм вязкость газов? 6. Могут ли наблюдаться явления, связанные с вязкостью, свойственные вакуумному состоянию, при давлении Р~10^2Па? 7. Как зависит η и λ газов от температуры? 8. Какой физический смысл имеет эффективное сечение столкновения? Лабораторная работа «Определение Ср /Сv по скорости звука в воздухе» Цель работы: Определение показателя адиабаты для воздуха. Принадлежности: Звуковой генератор, электронный осциллограф, микрофон, телефон, частотомер, теплоизолированная труба, обогреваемая электропечью, медно-константановая термопара, милливольтметр. Контрольные вопросы 1. Зависит ли отношение Ср/Сv от температуры в интервале температур от 20 до 1000С? Будет ли наблюдаться такая же зависимость при температурах от –150 до 10000С?. 2. Какие свойства вещества характеризует теплоемкость? Может ли одно и то же количества вещества обладать различной теплоемкостью? 3. Почему процесс распространения звуковых волн можно считать адиабатическим? 4. На каком физическом явлении основано измерение температур при помощи термопар? 5. Какое физическое явление лежит в основе измерения скорости звука? Лабораторная работа «Определение коэффициента внутреннего трения жидкости капиллярным вискозиметром» Цель работы: Изучение природы внутреннего трения в жидкостях и измерение коэффициента вязкости. Принадлежности: Экспериментальная установка, стакан, секундомер, линейка, измерительный микроскоп, срез капилляра. Контрольные вопросы: 1. Как вводится понятие коэффициента внутреннего трения жидкости? 2. Какой физический смысл имеет коэффициент вязкости? 3. Какова природа (механизм) внутреннего трения в жидкости? 4. От чего зависит сила внутреннего трения в жидкостях? 5. Зависит ли сила внутреннего трения и коэффициент η от скорости течения жидкости? 6. Какое течение называется ламинарным, турбулентным? 7. Укажите все силы, приложенные к элементу жидкости, текущей в трубе? Лабораторная работа «Определение коэффициента вязкости методом Стокса» Цель работы: Исследование зависимости коэффициента внутреннего трения жидкости от температуры, изучение устройства и принципа работы жидкостного термостата, метод Стокса измерения коэффициента вязкости. Принадлежности: Стеклянный цилиндр с изучаемой жидкостью, термостат, два секундомера, масштабная линейка, металлические шарики, измерительный микроскоп, термометр. Контрольные вопросы: 1. Какова природа внутреннего трения в жидкости, газе? 2. При выполнении, каких условий сила сопротивления движению тела в вязкой среде может быть записана в виде 6πηrυ? 3. Всегда ли сила сопротивления движению тела в вязкой среде пропорциональна радиусу шара, его скорости? 4. Какова природа архимедовой силы? 5. Напишите уравнение движения шара в среде. 6. Выведите формулу для скорости равномерного движения шара в среде. 7. Не измеряете ли Вы в эксперименте вместо свойства жидкости, коэффициента внутреннего трения η, трение между материалом шара и жидкости? Почему? 8. Является ли движение шара в жидкости равноускоренным? Равномерным? 9. Что такое время релаксации? Каков его физический смысл? 10. В чем состоит принцип действия термостата? 11. Зачем вода в термостате перемешивается? 12. Почему сразу после включения или изменения температуры термостата измерения вязкости будут неточными? Лабораторная работа «Термопара». Цель работы: Знакомство со способами измерения температуры и термопарой. Градуировка термопары Принадлежности: Термопара, милливольтметр, нагреватель, градуировочный ртутный термометр. Контрольные вопросы: 1. Какова степень равновесности исследуемой системы? 2. В чем, по Вашему мнению, термопарный термометр лучше ртутного? А каковы его недостатки? Лабораторная работа «Изучение распределения электронов по скоростям» Цель работы: Изучение распределения по скоростям электронов покидающих поверхность металла при нагреве. Принадлежности: Экспериментальная установка. Контрольные вопросы: 1. Как описать распределение электронов по скоростям? 2. Всегда ли применимо распределение Максвелла? 3. Как можно было бы использовать данную работу для определения заряда электрона? 4. Как найти среднюю энергию частиц из распределения Максвелла? 5. Нарисуйте качественный вид зависимости dn(υx). Лабораторная работа «Определение изменения энтропии воздуха статистическим и термодинамическим способами». Цель работы: Ознакомление с понятием энтропии и её определение для обратимых и необратимых процессов. Определение изменения энтропии воздуха термодинамическим и статистическим способами. Принадлежности: Стеклянный баллон, манометр, термометр, барометр, насос. Контрольные вопросы: 1. Что такое энтропия? 2. Что такое функция состояния системы? Приведите примеры. 3. Что такое обратимые и необратимые процессы? 4. Точность измерения каких величин необходимо повысить в первую очередь, чтобы получить более точные значения dS? 5. В теоретической части работы утверждалось, что при равновесных процессах изменение энтропии системы равно нулю. Объясните, почему при равновесном изотермическом расширении газа от объема V0 до V, изменение энтропии отлично от нуля, т. е. dS = k∙lnV/V0? См. формулы (4), (5), (6). Лабораторная работа «Определение постоянной Больцмана». Цель работы: Изучение давления газа на стенки сосуда с молекулярно-кинетической точки зрения, изучение закона Дальтона, определение постоянной Больцмана. Принадлежности: Сосуд стеклянный, манометр водяной, медицинский шприц для инъекций (универсальный), этиловый эфир. Контрольные вопросы: 1. Объяснить, почему требуется проветривать баллон после указанного опыта. 2. После введения эфира в баллон температура внутри него понижается. Почему? 3. Каков физический смысл постоянной Больцмана? 4. Выведите формулу 1. 5. Сформулируйте законы Дальтона, запишите соответствующее равенство. Обсудите границы применимости данных законов. 6. Получите с помощью закона Дальтона уравнение Клапейрона – Менделеева для смеси газов. 7. Закон Авогадро. Постоянная Лошмидта. 8. Оказывают ли влияние на давление внутренние степени свободы? 9. В каком направлении изменится давление молекул на стенку, если принять во внимание их конечные размеры и силы притяжения между молекулами? КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ СФОРМИРОВАННОСТИ КоМПЕТЕНЦИИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ «Отлично»: Студентом лабораторная работа выполнена самостоятельно. Составлен правильный алгоритм выполнения лабораторной работы и отчета по ней, в выводе приведены правильные логические рассуждения. В выборе формул для обработки результатов и графической интерпретации этих результатов нет ошибок, получены верныезначения исследуемых и рассчитываемых параметров, лабораторная работа выполнена рациональным способом. Даны правильные и полные ответы на контрольные вопросы. «Хорошо» : Студентом лабораторная работа выполнена с подсказкой преподавателя. Составлен, правильный алгоритм выполнения лабораторной работы и отчета по ней, в выводе приведены в основном правильные логические рассуждения. В выборе формул,для обработки результатов, и графической интерпретации этих результатов нет существенных ошибок. Получены, верныезначения исследуемых и рассчитываемых параметров, нолабораторная работа выполнена нерациональным способом или допущено не более двух несущественных ошибок. Даны правильные, но не полные ответы на контрольные вопросы. «Удовлетворительно»: Студентом лабораторная работа выполнена с подсказками преподавателя. При этом задание по лабораторной работе понято правильно. В логических рассуждениях, отчета по лабораторной работе нет существенных ошибок, но допущены существенные ошибки в выборе формул,для обработки результатов, и графической интерпретации этих результатов; обработка результатов выполнена не полностью или в общем виде. Даны в основном правильные, не полные ответы на контрольные вопросы. «Неудовлетворительно»: Студентом лабораторная работа не выполнена и /или не проведена обработка и интерпретация результатов эксперимента. Нет ответов на контрольные вопросы. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрено. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце семестра экзамена по всему изученному курсу. Экзамен проводится в устной форме по билетам. В билет входит 3 вопроса: 2 вопроса теоретического характера и 1 вопрос практико-ориентированного характера. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА для экзамена: 1. Основные экспериментальные факты, свидетельствующие о дискретном строении вещества. Массы и размеры молекул. Число Авогадро. Опыты Перрена по определению постоянной Больцмана (числа Авогадро). 2. Особенности межмолекулярного взаимодействия. Статистический и термодинамический методы описания систем многих частиц. Макроскопическое и микроскопическое состояние системы. Расчёт вероятности макроскопического состояния. 3. Вероятность. Плотность вероятности. Нормировка вероятности. Средние значения дискретной и непрерывно изменяющейся случайной величины. 4. Понятие температуры. Принципы конструирования термометра. Термометрическое тело и термометрическая величина. Эмпирические шкалы температур. Шкала температур на основе свойств идеального газа. 5. Наиболее вероятное число частиц. Распределение Гаусса. 6. Вывод распределения Максвелла. Распределение молекул по компонентам скоростей 7. Характерные скорости распределения Максвелла. 8. Нахождение числа молекул, обладающих заданным направлением движения в заданном интервале скоростей. 9. Нахождение числа молекул, энергия которых превышает заданную величину. Частота столкновений молекул газа о стенку сосуда. Измерение скоростей молекул. Проверка распределения Максвелла. 10. Барометрическая формула (вывод) и атмосфера Земли. Зависимость барометрического распределения от сорта молекул. Распределение Больцмана. Распределение Максвелла-Больцмана. 11. Длина свободного пробега молекулы и ее эффективное сечение (геометрическое и вероятностное толкование). Распределение по длинам свободного пробега молекул в пучке. 12. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. 13. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (вывод). 14. Вывод уравнения состояния идеального газа. Закон Дальтона. Закон Авогадро. 15. Термодинамические параметры. Нулевое начало термодинамики. Понятие термодинамического равновесия. Квазистатические процессы. Обратимые и необратимые процессы. 16. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота. Работва. 17. Теплоёмкость системы. Теплоемкость идеального газа. Связь теплоемкости газа с числом степеней свободы молекул. Уравнение Майера Экспериментальная зависимость Cv идеального газа от температуры. 18. Модель идеального газа. Внутренняя энергия. Работа. Теплота. 19. Изотермический, изохорический, изобарический, адиабатический процессы. Работа в этих процессах. 20. Преобразование теплоты в работу. Нагреватель, рабочее тело, холодильник. Коэффициент полезного действия. Тепловой двигатель и холодильная машина. 21. Адиабатические процессы процессы. Уравнение адиабаты. Работа в этом процессе 22. Политропические процессы. Уравнение политропы. Работа в этом процессе. 23. Цикл Карно и его КПД. 24. Две теоремы Карно. 25. Термодинамическая шкала температур и её тождественность идеально-газовой шкале. Неравенство Клаузиуса. 26. Второе начало термодинамики. Формулировка Клаузиуса и Томсона (Кельвина). Их эквивалентность. 27. Закон возрастания энтропии в неравновесной изолированной системе. Теорема Нернста. 28. Энтропия и вероятность. Микро- и макросостояния системы. Термодинамическая вероятность. Принцип Больцмана. Статистическая интерпретация второго начала термодинамики. 29. Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Потенциал Леннарда - Джонса. 30. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. 31. Теоретические и экспериментальные изотермы реального газа и газа Ван-дер-Ваалься . Зависимость давления насыщенных паров от температуры. Метастабильные состояния. Система жидкость – пар. 32. Критическое состояние. Критические параметры газа Ван-дер-Ваальса (вывод). 33. Эффект Джоуля – Томсона и температура инверсии (вывод). 34. Жидкости. Общее описание, элементы теории Френкеля. Ближний порядок. Поверхностная свободная энергия и коэффициент поверхностного натяжения. Зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры. 35. Давление под искривленной поверхностью жидкости: формула Лапласа. 36. Смачивание, краевые углы, капиллярные явления. Зависимость давления насыщенного пара от кривизны поверхности. 37. Кристаллические и аморфные состояния. Кристаллы. Понятие симметрии и анизотропии. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Физические типы кристаллов. 38. Тепловое движение в кристаллах, закон Дюлонга и Пти. Теплоемкость твердого тела при низких температурах. Фундаментальные трудности классической теории теплоемкости. 39. Фаза и фазовое равновесие. Фазовые переходы первого. Скрытая теплота перехода. 40. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса (вывод). 41. Фазовые переходы второго рода. Примеры. 42. Диаграммы состояний Тройная точка. Аномалии теплового расширения при фазовых переходах. 43. Явления переноса. Диффузия: закон Фика. Внутреннее трение (перенос импульса): закон Ньютона - Стокса. Теплопроводность: закон Фурье. 44. Уравнение переноса. Явление переноса в газах. Связь между коэффициентами переноса и их зависимость от температуры и давления. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: «Отлично»: студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленные вопросы, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса, решил предложенные практические задания без ошибок. «Хорошо»: студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и семинарских занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Решил предложенные практические задания с небольшими неточностями. «Удовлетворительно»: студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа и решении практических заданий. «Неудовлетворительно»: студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, неумением давать аргументированные ответы. Выводы поверхностны. Решение практических заданий не выполнено. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. ВОПРОСЫ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ХАРАКТЕРА для экзамена: 1. В теплоизолированном сосуде при атмосферном давлении смешиваются m1 = 200 г холодной воды, имеющей температуру t1 = 10ºC, и m2 = 100 г горячей воды, имеющей температуру t2 = 90ºC. Определить изменение энтропии воды. Считать, что молярная теплоемкость воды Ср = 75,5 Дж/(моль·К) не зависит от температуры. _________________ Дж/К ОТВЕТ: 8,9 2. Две равные массы m0 одного и того же газа смешиваются. В первом случае до смешивания газы имели одинаковую температуру Т0, но разные давления: р2 = 2р1. Во втором случае до смешивания газы имели одинаковые давления р0, но разные температуры: Т2 = 2Т1. В каком случае изменение энтропии больше? Теплообмена с окружающей средой не происходит. ___________________________________________. ОТВЕТ: изменение энтропии во втором процессе больше в ΔSII/ΔSI = Cp/R >1 раз. 3. На какой высоте над поверхностью Земли атмосферное давление составляет 75 % от давления на уровне моря? Температуру считать неизменной и равной t = 0 °C. Ускорение свободного падения принять равным g = 9,8 м/с^2. Молярная масса воздуха М = 0,029 кг/моль. _____________________ м ОТВЕТ: 2, 3 х 10^3 4. Какая часть молекул водорода, находящегося при температуре Т = 400 К, обладает скоростями, отличающимися от наиболее вероятной скорости не более чем на 5 м/с? _____________ ОТВЕТ: 0,0023 , или 0,23 %. 5. Два моля водорода расширяются из одного и того же состояния один раз изотермически, а второй раз — адиабатически. В обоих случаях объем газа возрастает в 3 раза. Нарисовать графики этих процессов и определить, во сколько раз конечное давление газа при изотермическом расширении больше, чем конечное давление газа при адиабатическом расширении. ____________ ОТВЕТ: 1,55 6. Идеальный одноатомный газ в количестве ѵ = 0,09 моль находится в равновесии в вертикальном цилиндре под поршнем массой m = 5 кг и площадью S = 25 см 2. Трение между поршнем и стенками сосуда отсутствует. Внешнее атмосферное давление р 0 = 100 кПа. В результате нагревания газа поршень поднялся на высоту h = 4 см. На сколько градусов увеличилась температура газа? _______________ К ОТВЕТ: 16 7. Найти среднюю кинетическую энергию одной молекулы углекислого газа СО2 при температуре t = 27 °C и среднюю энергию вращательного движения этой молекулы при той же температуре. _________ Дж, ________ Дж ОТВЕТ: 1,242 10^-20, 4,1410^-21 8. При адиабатическом расширении одноатомного газа, взятого в количестве V = 2 моля, была совершена работа, равная 2493 Дж. Определите, на сколько градусов изменилась температура газа при этом процессе. _____________. ОТВЕТ: -100 K , знак «—» показывает, что температура газа в указанном процессе уменьшается на 100 К. 9. Один моль идеального одноатомного газа переводят из состояния 1 с температурой Т1 = 300 К в состояние 2 таким образом, что в течение всего процесса давление газа возрастает прямо пропорционально его объему. В ходе этого процесса газ получает количество теплоты Q = 14958 Дж. Во сколько раз уменьшается в результате этого процесса плотность газа? ______________ ОТВЕТ: плотность газа уменьшится в 2 раза. 10. Двухатомный газ в количестве ѵ = 0,20 моля при давлении Р = 10^5 Па занимает объем V1= 10 л. Сначала газ сжимают изобарически до объема Ѵ2 = 4,0 л, после чего изотермически расширяют до первоначального объема Ѵ1. Построить график заданного процесса в координатах Р-V . Определить работу А, совершенную газом, количество теплоты, полученное системой, и изменение внутренней энергии при этом процессе. _______________ ОТВЕТ: А = —232 Дж, U2-U1 = 1,5 кДж, Q = 1268 Дж. 11. Первоначально КПД цикла Карно равен 40 %. Определить КПД после того, как температуру нагревателя увеличили на 20 %, а температуру охладителя понизили на 20 %. ___________%. ОТВЕТ: 60 %. 12. В идеальной тепловой машине из каждого одного джоуля теплоты, получаемой от нагревателя, 0,75 Дж отдается холодильнику. Если температура холодильника 27 °C, то чему равна температура нагревателя (в °С)? _______________ ОТВЕТ: 2 7 °C 13. Водород массой m = 6 г изобарически расширяется от объема Vj до V2= 2V1. Найти изменение энтропии при расширении. _____________Дж/К ОТВЕТ: 61 Дж/К. 14. В баллоне объемом V = 10 л находится гелий под давлением р1 = 10 МПа и при температуре Т1 = 300 К. После того как из баллона было взято m = 10 г гелия, температура в баллоне понизилась до Т2 = 290 К. Определить давление р2 гелия, оставшегося в баллоне. ______________ Па или МПа ОТВЕТ: 3,64 10^5 Па = 0,364 МПа 15. Определить долю молекул водорода, модули скоростей которых при температуре t = 27 ºС лежат в интервале от v1 = 1898 м/с до v2 = 1903 м/с. ___________ ОТВЕТ: 2,45 10^-3 или 0,245 %. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: «Отлично»: Студентов дал полное верное решение. В логическом рассуждении и решении нет ошибок, задача решена рациональным способом. Получен правильный ответ. Ясно описан способ решения; «Хорошо»: Студентом дано верное решение, но имеются небольшие недочеты, в целом не влияющие на решение, такие как небольшие логические пропуски, не связанные с основной идеей решения. Решение оформлено не вполне аккуратно, но это не мешает пониманию решения; «Удовлетворительно»: Решение в целом верное. В логическом рассуждении и решении нет существенных ошибок, но задача решена неоптимальнымь способом или допущено не более двух незначительных ошибок. В решении задания присутствуют арифметическая ошибка, механическая ошибка или описка при переписывании выкладок или ответа, не исказившие экономическое содержание ответа. В логическом рассуждении и решении нет ошибок, но допущена существенная ошибка в математических расчетах. При объяснении сложного явления указаны не все существенные факторы; «Неудовлетворительно»: Имеются существенные ошибки в логическом рассуждении и в решении. При решении задания рассмотрены отдельные случаи при отсутствии решения. Доказаны вспомогательные утверждения, помогающие в решении задачи. Рассчитанное значение искомой величины искажает содержание ответа. Отсутствует окончательный численный ответ (если он предусмотрен в задаче). Правильный ответ угадан, а выстроенное под него решение - безосновательно. При оценке знаний и умений обучающихся учитываются все ошибки (грубые и негрубые) и недочёты. Грубыми считаются ошибки: - незнание определения основных понятий, законов, правил, основных положений теории, незнание формул, общепринятых символов обозначений величин, единиц их измерения; - незнание наименований единиц измерения; - неумение выделить в ответе главное; - неумение применять знания, алгоритмы для решения задач; - неумение делать выводы и обобщения; - неумение читать и строить графики; - неумение пользоваться первоисточниками, учебником и справочниками; - потеря корня или сохранение постороннего корня; - отбрасывание без объяснений одного из них; - равнозначные им ошибки; - вычислительные ошибки, если они не являются опиской; - логические ошибки. К негрубым ошибкам относятся: - неточность формулировок, определений, понятий, теорий, вызванная неполнотой охвата основных признаков определяемого понятия или заменой одного - двух из этих признаков второстепенными; - неточность графика; - нерациональный метод решения задачи или недостаточно продуманный план ответа (нарушение логики, подмена отдельных основных вопросов второстепенными); - нерациональные методы работы со справочной и другой литературой; - неумение решать задачи, выполнять задания в общем виде. - Недочетами являются: - нерациональные приемы решений задач, вычислений и преобразований; - небрежное выполнение записей, чертежей, схем, графиков. |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | В.Н. Холявко, В.Ф. Ким, А.П. Буриченко и др. | Измерение физических величин: Лабораторный практикум по физике [Электронный ресурс]: учебное пособие | Новосибирск : НГТУ, 2012 | biblioclub.ru |
| Л1.2 | Никеров В. А. | Физика для вузов: Механика и молекулярная физика [Электронный ресурс] : учебник | М.: Издательско-торговая корпорация "Дашков и К°", 2012 | www.studentlibrary.ru |
| Л1.3 | Г. В. Белов. | Термодинамика в 2 ч. Часть 2 [Электронный ресурс]: учебник и практикум для академического бакалавриата | М. : Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| Л1.4 | Г. В. Белов. | Термодинамика в 2 ч. Часть 1 [Электронный ресурс]: учебник и практикум для академического бакалавриата | М. : Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| Л1.5 | Ю.М. Головин, Ю.П. Ляшенко, В.Н. Холодилин, В.М. Поликарпов | Общая физика: молекулярная физика и термодинамика. Атомная, квантовая и ядерная физика. Физика твёрдого тела [Электронный ресурс]: лабораторный практикум | Тамбов : Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013 | biblioclub.ru |
| Л1.6 | Гинзбург В.Л., Левин Л.М., Сивухин Д. В., Яковлев И.А.; Под ред. Д. В. Сивухина. | Сборник задач по общему курсу физики. Книга II. Термодинамика и молекулярная физика [Электронный ресурс] : сборник задач по физике | ФИЗМАТЛИТ, 2006 | www.studentlibrary.ru |
| Л1.7 | Д.В. Сивухин | Общий курс физики (в 5 томах): Термодинамика и молекулярная физика , т.2 [Электронный ресурс]: учебое пособие | М.: Физматлит, 2014 | biblioclub.ru |
| Л1.8 | Алешкевич В.А. | Курс общей физики. Молекулярная физика [Электронный ресурс]: учебник | Москва : Физматлит, 2016 | e.lanbook.com |
| Л1.9 | Прошкин С.С., Самолетов В.А., Нименский Н.В. | Механика, термодинамика и молекулярная физика. Сборник задач [Электронный ресурс]: учебное пособие | М. : Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Кондратьев А.С., Ларченкова Л.А., Ляпцев А.В. | Методы решения задач по физике [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие | М. : ФИЗМАТЛИТ, 2012 | www.studentlibrary.ru |
| Л2.2 | Леденев А. Н. | Физика. кн.2 - Молекулярная физика и термодинамика [Электронный ресурс]: учебное пособие | Физматлит, 2005 | biblioclub.ru |
| Л2.3 | В.Н. Афанасьев, Ю.М. Гришин, А.В. Ковалев и др. ; под ред. В.И. Хвостова, Ю.М. Гришина | Сборник лабораторных работ по курсу "Термодинамика" [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие | М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012 | www.studentlibrary.ru |
| Л2.4 | Новиков И.И. | Термодинамика: Учебное пособие | Лань, 2009 | e.lanbook.com |
| Л2.5 | А.Б. Казанцева, Н.В. Соина, Г.Н. Гольцман | Сборник вопросов и задач по общей физике : Раздел 5. Молекулярная физика [Электронный ресурс]: учебное пособие. | Москва : Прометей, 2012 | biblioclub.ru |
| Л2.6 | В.А. Никеров | Физика: современный курс [Электронный ресурс]: учебник | Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2016 | biblioclub.ru |
| 6.1.3. Дополнительные источники | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л3.1 | Г.В. Попов, Ю.П. Земсков, Ю.Б. Квашин | Физические основы измерений [Электронный ресурс]: лабораторный практикум | Воронеж : Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2011 | biblioclub.ru |
| Л3.2 | Н.В. Александрова, Р.У. Ибатуллин, Л.В. Далматова, В.А. Кузьмичева, под общ. ред. В.Г. Савельева | Механика и молекулярная физика [Электронный ресурс]: методические указания | Москва : Альтаир : МГАВТ, 2014 | biblioclub.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Молекулярная физика (Молекулярная физика для физиков и радиофизиков) | portal.edu.asu.ru | ||
| Э2 | Федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» | school-collection.edu.ru | ||
| Э3 | Ресурсы НГУ | nsu.ru | ||
| Э4 | Федеральный портал «Российское образование» | www.edu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows7, №лицензии 60674416 (бессрочная) Microsoft Office 2010 №лицензии 60674416 (бессрочная) Microsoft Windows7, №лицензии 60674416 (бессрочная) Microsoft Office 2010 №лицензии 60674416 (бессрочная) OriginLab Origin Pro 8.0 (OriginLab), 2008-2012 г. - бесплатный софт MatLAB 7 (MathWorks), 2010-2012 г. - бесплатный софт MathCAD 14/15 (Parametric Technology Corporation), 2007-2012 гг. - бесплатный софт Mathematica (Wolfram Research, Inc www.wolfram.com.)- бесплатный софт Google SketchUp - бесплатный софт 3DCrafter - бесплатный софт Art of Illusion - бесплатный софт Creo Elements / Direct - ранее CoCreate - бесплатный софт DrawPlus Starter Edition - бесплатный софт FreeCAD - бесплатный софт GLC Player - бесплатный софт Netfabb Studio Basic - бесплатный софт K-3D - бесплатный софт OpenSCAD - бесплатный софт Tinkercad - бесплатный софт AutoCAD 2016 - бесплатный софт Google SketchUp 2016 2016 16.0.19911 - бесплатный софт Autodesk 3ds Max 2016 18.0 Autodesk 3ds Max (3D Studio Max) 2016 18.0 - бесплатный софт Ashampoo 3D CAD Architecture 5.0.0 Ashampoo 3D CAD Architecture 5.0.0 - бесплатный софт Wings 3D 1.5.4 Wings 3D 1.5.4 - бесплатный софт ZWCAD 2015 ZWCAD 2015 - бесплатный софт 7-ZipMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| http://e.lanbook.com. - Электронная библиотечная система «Лань». Электронная библиотека издательства «Лань» – ресурс, включающий в себя как электронные версии книг издательства «Лань», так и коллекции полнотекстовых файлов других российских издательств. После регистрации с компьютера университета – доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; http://www.biblioclub.ru. - «Университетская библиотека ONLINE». Электронно-библиотечная система. Книги, конспекты лекций, энциклопедии и словари, учебники по различным областям научных знаний, материалы по экспресс-подготовке к экзаменам. После регистрации с компьютера университета – доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; http://window.edu.ru. - Информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам». Информационная система предоставляет свободный доступ к каталогу образовательных интернет-ресурсов и полнотекстовой электронной учебно-методической библиотеке для общего и профессионального образования. Доступ с любого компьютера, подключенного к Интернет; https://biblio-online.ru - ЭБС Юрайт; https://link.springer.com/search?facet-content-type="ReferenceWork"Электронные справочники и энциклопедии издательства Springer по естественным наукам; http://n-t.ru/nl/fz - Материалы кафедры общей физики МГУ им. М.В. Ломоносова: учебные пособия, физический практикум, видео- и компьютерные демонстрации; http://genphys.phys.msu.ru - Материалы физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета; http://www.phys.spbu.ru/library Мир физики: демонстрации физических экспериментов; ibooks.ru - Электронная-библиотечная система (ЭБС)(Айбукс-ру); http://experiment.edu.ru - Естественно-научные эксперименты — Физика: Коллекция Российского общеобразовательного портала; http://marklv. narod.ru/mkt - Физикам — преподавателям и студентам; http://teachmen.csu.ru - Физика в анимациях. | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
| 303К | лаборатория молекулярной физики - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1шт.; вольтметр ВКГ-16; вольтметр М1202 Э-500; источник питания 1202 (стабилизатор); Лабор. изучения распределения термоэлектронов по скоростям; монитор 17" Samsung 763 MB; монитор 17" Samsung 763MB; принтер Epson Stylus Photo R200; системный блок Celeron 1700/128DDR/i845GV/40/CD-RW/S; термостат УН-16; термостат УН-16; акустические системы; акустические системы; вакуумметр ВИМ 2А; вольтметр В7-18; гараж лод.; датчик колебаний КВ-11; датчик колебаний КД-45; интерферометр Фабри - Перо; кодоскоп Графопроектор Пеленг-2400; Лаб. определение вязкости методом Стокса; Лаб. определение длины своб.пробега молек; лазерная указка; лампа настольная; микромонометр с пневмотрубкой; микротермометр ЛТА-4; милливольтметр М1109; милливольтметр М2020; Н-р по наблюдению интерфер.и дифракции; набор по электризации; нановольтметр Ф118; объектив МС МКТО - II Са; осциллограф CI-64; осциллограф CI-74; осциллограф Е211; осциллограф Е211; осциллограф С1-67; очки для газосварщика Ультравижин панорамные 9301; пирометр "Промень"; прибор "Демонстр.закона сохранения импул; решетка дифракционная; решетка дифракционная с оправой; сейф; стенд вакуумный; телефон; усилитель VL-103; усилитель УИП-2; усилитель УПИ - 1; установка "Мертвая петля"; штатив 5; эл.дрель; учебные наглядные пособия:"Физически практикум по молекулярной физике"; "Лазерная медицина";"Оптика и лазерная физика в медицине: Технические основы медицинских лазеров". |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов молекулярной физике для широкого спектра задач в различных областях. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Молекулярная физика» необходимо: - построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; - систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; - усвоить содержание ключевых понятий; - плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Молекулярная физика» рекомендуется: - систематически выполнять подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям ; - своевременно выполнять практические задания, лабораторные работы. - своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований. В течение семестра студенты выполняют: - домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли); - промежуточные задания, во время практических или лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий; - построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ; - обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других. |