Скачать Советскую научную и учебно-техническую литературу

Назначение: «Курс теоретической физики» Г. Иоса в русском переводе издается в двух частях (двух книгах). Для удобства пользования учебником в обеих частях сохранена единая нумерация разделов курса и задач.
Авторство: Г. Иос Под редакцией проф. Б. М. Яворского
Формат: DjVu, Размер файла: 8.52 MB
СОДЕРЖАНИЕ
РАЗД ЕЛ ПЯТЫЙ
ТЕРМОДИНАМИКА
Предварительное замечание 3
ГЛАВА I. Теория теплопроводности . 3
§ 1 Определение температуры, количества теплоты, теплоемкости и удельной теплоемкости —
§ 2 Уравнение теплопроводности, начальные и граничные условия . . 6
§ 3 Интегрирование уравнения теплопроводности (на примере рас¬пространения суточных и годичных колебаний температуры внутрь Земли) . 7
ГЛАВА II. Уравнение состояния термодинамической системы 8
§ 4 Определение термодинамических параметров состояния и соотно¬шения между ними , —
§ 5 Уравнение состояния идеальных газов 11
§ 6 Уравнение состояния реальных газов , . 14
ГЛАВА III. Закон сохранения анергии (первый закон термодинамики) 18
§ 1 Формулировка первого закона . . , . —
§ 2 Удельная теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении. Внутренняя энергия газа 20
§ 3 Адиабатное изменение состояния 23
§ 4 Применение первого закона термодинамики в термохимии ... 28
ГЛАВА IV. Второй закон термодинамики (закон возрастания энтропии) 31
§ 5 Цикл Карно как идеальная форма тепловой машины —
§ 6 Формулировка и толкование второго закона термодинамики . . , 36
§ 7 Условия равновесия систем. Термодинамические потенциалы . . . 42
§ 8 Связь между внутренней энергией и уравнением состояния ... 45
§ 9 Электротермические и магйитотермические явления ....... 46
ГЛАВА V, Применение второго закона термодинамики для исследования термодинамического равновесия систем 49
§ 10 Теорема о наибольшем возможном числе равновесных фаз (пра¬вило фаз Гиббса) .
§ 11 Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Зави¬симость температуры плавления от давления . . , . 52
§ 12 Химическое равновесие в смеси идеальных газов. Закон действую¬щих масс 58
§ 13 Химическое равновесие в системах, состоящих из слабых раство.- ров и идеальных газов 62
§ 14 Термодинамическое равновесие раэбавлёйных растворов сильных электролитов 66
ГЛАВА VI. Тепловая теорема Нернста . . . < 72
§ 15 Свободная энергия как мера химического сродства и ее опреде¬ление в гальваническом элементе —
§ 16 Формулировка тепловой теоремы Нернста 74
§ 17 Следствия из теоремы Нернста для удельных теплоемкостей и температурных коэффициентов. Химическая постоянная газов 75
§ 18 Недостижимость абсолютного нуля . . . . . 77
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
ГЛАВА I. Элементарная кинетическая теория газов и твердых тел ... 79 § 1. Закон Бойля — Мариотта для идеального газа —
§ 2 Число столкновений и средний свободный пробег в реальных газах 82
§ 3 Внутреннее трение и теплопроводность в газах. Определение числа Авогадро и размеров молекул 85
§ 4 Вывод некоторых свойств кристаллов из молекулярно-кинетиче¬ской теории 90
ГЛАВА II. Классическая статистика Больцмана 95
§ 1 Энтропия и вероятность —
§ 2 Определение наиболее вероятного распределения плотности в идеальном газе 97
§ 3 Наглядное представление распределения по координатам и ско¬ростям с помощью «фазового пространства» Теорема Лиувалля 100
§ 4 Распределение Максвелла — Больцмана по энергиям 102
§ 5 Применения распределения Максвелла — Больцмана 105
§ 6 Теорема о равномерном распределении энергии по степеням сво¬боды и ее применение к удельным теплоемкостям , .112
§ 7 Флуктуации. Переход от микроскопического к макроскопическому движению . 115
ГЛАВА III. «Классическая» квантовая статистика 119
§ 8 Квантовое условие для разбиения на ячейки фазового простран¬ства осцилляторов . . —
§ 9 Температурная зависимость части удельных теплоемкостей, обус¬ловленной колебаниями .121
§ 10 Теория удельной теплоемкости твердых тел . 124
ГЛАВА IV. Теория теплового излучения • 129
§ 11 Постановка задачи. Аналогия между газом и излучением в по¬лости. Давление излучения —
§ 12 Связь между плотностью энёргии и плотностью потока излучения 132
§ 13 Связь между излучением и поглощением в состоянии термоди¬намического равновесия; Закон'Кирхгофа 135
§ 14 Закон излучения Планка 138
Г ЛАВА V. Квантовые статистики Бозе — Эйнштейна и Ферми Дирака 141
§ 15 О проблеме волна-частица —
§ 16 Статистика Бозе — Эйнштейна ... . 142
§ 17 Статистика Ферми —- Дирака и ее применение для объяснения электропроводности металлов 148
§ 18 Постоянная энтропии и химическая постоянная идеального одно¬атомного газа . 152
РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙ
СТРОЕНИЕ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ И ТЕОРИЯ СПЕКТРОВ
ГЛАВА /. Модель атома Бора — Зоммерфельда ; 155
§ 19 Зондирование атомов (расстояние а-частиц) —
§ 20 Выводы из наблюдений рассеяния а-частиц 159
§ 21 Модель атома водорода по Бору 161
§ 22 Учет движения ядра. Различие между спектром атома водо¬рода и иона гелия 164
§ 23 Рентгеновские спектры. Закон Мозли . . 167
§ 24 Принцип соответствия 169
§ 25 Спектры атомов щелочных и щелочноземельных элементов и подобных им систем 171
§ 26 Возмущение электронных орбит внешними силами. Эффекты Штарка и Зеемана ...» 176
§ 27 Трудности, с которыми сталкивается квантовая теория при обът яснении магнитных явлений, и их преодоление. Гипотеза вра¬щающегося электрона 182
§ 28 Теория мультиплетов и аномального эффекта Зеемана. Кванто¬вая теория магнитной восприимчивости парамагнетиков .... 184
§ 29 Строение периодической системы элементов Менделеева. Прин¬цип Паули 189
§ 30 Электронная оболочка атома как газ Ферми 195
§ 31 Элементы теории полосатых спектров молекул 199
ГЛАВА II. Квантовая, или волновая, механика ... . 205
§ 32 Двойственность природы света (корпускулярно-волновой ду- ализм)я Эффекты Комптона и Рамана —
§ 33 Неточность атомных наблюдений 208
§ 34 Волны материи 211
§ 35 Собственные значения волнового уравнения 215
§ 36 Атом водорода 216
§ 37 Вращательные спектры двухатомных молекул 221
§ 38 Физический смысл ^-функций. Матричные элементы и матема¬тические ожидания 222
§ 39 Обобщение уравнения Шредингера на случай сил, не имеющих потенциала. Эффект Зеемана у атома водорода 226
ГЛАВА III. Вопросы атомной физики, впервые принципиально разрешен¬ные с помощью квантовой механики . 228
§ 1 Теория возмущений в квантовой механике —
§ 2 Химическая связь. Образование молекулы водорода 233
§ 3 Квантовая теория дисперсии и эффекта Рамана 238
§ 4 Квантовая теория преодоления потенциального барьера .... 243
§ 5 Энергетические зоны электронов в металле 246
§ 6 Выпрямляющие свойства границы между двумя полупровод¬никами 256
§ 7 Роль дефектов в изоляторах, фосфорах и фотографических слоях 259
ГЛАВА IV. Ядерная физика 261
§ 8 О физике атомного ядра —
§ 9 Сверхтонкая структура спектральных линий — мост между атомной и ядерной физикой 267
§ 10 Радиоактивность 268
§ 11 Искусственные ядерные превращения и возбуждение ядер . . . 271
§ 12 Нейтрон 276
§ 13 Позитрон 278
§ 14 Искусственная радиоактивность 280
§ 15 Построение ядра из протонов и нейтронов (нуклонов) 281
§ 16 Капельная модель ядра 287
§ 17 Деление урана 290
§ 18 Ядерная капля как газ Ферми 293
§ 19 Одночастичная и оболочечная модели ядра. Ядерные моменты 295
§ 20 p-процессы и образование нейтрино . . 301
§ 21 Мезоны и гипероны 303
§ 22 Космические лучи 305
ПРИЛОЖЕН ИЕ 1
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГЛАВЫ
ГЛАВА I. Теория упругости резины . 308
§ 23 Поведение цепных молекул высокополимерных соединений ... —
§ 24 Модель работы мышц ЗСО
ГЛАВА II. О некоторых функциях, встречающихся в связи с волновым
уравнением . 311
§ 1 Обобщение выражения х! на любые значения х —
§ 2 Цилиндрические функции первого рода л .314
§ 3 Цилиндрические функции второго и третьего рода. Асимптоти¬ческое поведение цилиндрических функций 320
§ 4 Сферические функции . . 323
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Решение задач 329
Предметный указатель ...... 337
Скачать бесплатно научно-учебно-техническое издание времен СССР - Курс теоретической физики Часть II Термодинамика статистическая физика квантовая теория ядерная физика (Иос) 1964
года
СКАЧАТЬ DjVu
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
ТЕРМОДИНАМИКА
Предварительное замечание
Теория теплоты, как и теория электричества, имеет два аспекта. Феноменологическая теория теплоты — термодинамика — оперирует та¬кими понятиями макромира, как температура, количество теплоты и т. п. Эти величины непосредственно измеримы. Экспериментально установленные законы термодинамики имеют то преимущество, что они не опираются ни на какие гипотезы. С другой стороны, именно для законов термодинамики, таких, например, как закон возрастания энтро¬пии, чувствуется потребность в более глубоком их обосновании. Это обоснование дает статистическая теория, которая основана на атоми¬стических представлениях и поэтому обладает большей наглядностью. В теории теплоты нередко бывает полезно взглянуть на существо излагаемого материала с точки зрения того и другого метода, но обычно термодинамическая и статистическая теории излагаются по от¬дельности. Это вовсе не означает, что между ними имеется непрохо¬димая грань.
Глава I
ТЕОРИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
§ 1. Определение температуры, количества теплоты, теплоемкости и удельной теплоемкости
Чувствительные рецепторы, находящиеся в коже, позволяют людям воспринимать в известных пределах температуру. В частности, мы часто можем решить, какое из двух тел более теплое. Но для физических измерений такого качественного определения температуры недостаточно. Для более точных измерений приходится искать явле¬ния, закономерно связанные с температурой. В качестве такого явле¬ния можно взять, например, объемное расширение какого-нибудь тела при повышении температуры. Возьмем в качестве такого тела ртуть и для удобства наблюдения ее расширения наполним ею сте¬клянный шарик, снабженный тонкой трубочкой; Поместим такой „термометр" сначала в тающий лед, а потом — в непосредственной близости к поверхности воды, кипящей под давлением 760 мм рт. ст. Отметим оба положения столбика ртути и разделим полученный интервал на 100 равных частей. Таким образом мы получим шкалу температуры в области между двумя постоянными температурами: таяния льда и кипения воды. Если мы поступим так. же с другим термометрическим веществом (не ртутью), то при достаточно высоких требованиях к точности мы придем к следующей трудности. Объем не является строго линейной функцией от температуры, поэтому два термометра, наполненные различными веществами и прокалибро¬ванные описанным способом, на середине шкалы не будут давать в точности одинаковые показания при измерении одной и той же температуры. Тем более они не будут давать одинаковых показаний, если выйти за пределы первоначальной шкалы. Вообще говоря, можно произвольно выбрать в качестве термометрического вещества какое-нибудь определенное вещество, например ртуть. Но если использовать для наполнения термометров газы, то термометры с различными газами будут давать почти совпадающие показания. Необходимо лишь, чтобы температуры кипения этих газов были зна-чительно ниже интересующей нас области температур. В газовых термометрах удобнее измерять не изменение объема, а изменение давления при постоянном объеме. Вблизи температуры кипения у различных газов появляются индивидуальные особенности, поэтому удобнее всего взять для наполнения нормального термометра газ, температура кипения которого наиболее низкая. Таким газом является гелий. Итак, в основу точных измерений положим пока температур¬ную шкалу, установленную по увеличению давления гелия. Газовый термометр позволяет также с меньшим произволом определить нуле¬вую точку нашей шкалы. Это так называемый абсолютный нуль температуры, соответствующий —273,15° по шкале Цельсия, в кото¬рой температура таяния льда в нормальных условиях принята за 0°, а кипения воды — за 100°. Обоснование этого мы дадим позже; Определенная таким образом шкала температуры мало отличается от чисто теоретически определенной термодинамической, или абсо¬лютной, шкалы температуры, с которой мы познакомимся в даль-нейшем. Введем обозначения: t — температура по шкале Цельсия, Т—по абсолютной шкале. Так как чистая термодинамика рассмат¬ривает только состояния равновесия, нет опасности смешать t со вре¬менем, а в теории теплопроводности мы будем обозначать температуру через 9. Поскольку в теории теплопроводности нас интересуют только разности температур, безразлично, будем ли мы понимать под температурой абсолютную температуру или температуру по Цельсию.
Кроме температуры, имеется еще одно важное понятие — коли¬чество теплоты, тоже знакомое нам из повседневного опыта. Проде¬лаем два опыта: 1) опустим 1 г железа, нагретого до 100°, в 10 г воды при 10°; 2) опустим 10 г железа, тоже нагретого до 100°, в то же количество воды при той же температуре. При этом мы будем во втором случае иметь после выравнивания температур повышение температуры воды в 9 раз большее (округленно), чем в первом случае. Это приводит к представлению, что тело содержит определенное количество теплоты, которое равно произведению температуры на величину, пропорциональную массе тела, — теплоемкость. При этом надо иметь в виду, что мы имеем дело лишь с разностями содержа¬ния теплоты, так что абсолютная величина количества теплоты в теле остается неопределенной. Тогда выравнивание температуры в при¬веденном примере можно истолковать как переход определенного количества теплоты от одного тела к другому. Не опираясь на опре¬деленные представления о природе теплоты, можно постулировать для такого рода процессов выравнивания сохранение количества теплоты. В качестве единицы количества теплоты выберем то коли¬чество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды от 19,5 до 20,5° С, и назовем его калорией Ч (кал). На практике часто пользуются килокалорией (ккал). которая в 1000 раз больше. Опыт показывает, что, например, 1 г алюминия, нагретый до 100° и опущенный в 10 г воды при 10°, нагреет воду до большей темпера¬туры, чем 1 г свинца, нагретый тоже до 100°. Поэтому будем счи¬тать теплоемкость равной произведению массы на величину, зависящую от природы вещества , которую для воды при 20°С положим равной единице. Отношение теплоемкостей одинаковых масс вещества X и воды назовем массовой удельной теплоемкостью (на единицу массы) вещества X. Наряду с массовой удельной теплоемкостью часто употребляют мольную теплоемкость, т. е. теплоемкость одного моля вещества, преимущество которой заключается в том, что при сравнении мольных теплоемкостей различных веществ срав¬ниваются одинаковые количества молекул. Будем обозначать тепло¬емкость через С, удельную теплоемкость на грамм — через сг и мольную теплоемкость — через с.