Книга посвящена теоретическим методам определения свойств переноса газов на основе чисто механических характеристик молекулярного движения — потенциала межмолекулярного взаимодействия и масс молекул. В ней последовательно изложены как классические, так и новейшие разделы кинетической теории, а также рассмотрены конкретные результаты и современные расчетные методы. Приложение в конце книги содержит справочный материал.
Книга предназначена для специалистов в области кинетической теории, физической химии, аэродинамики, вакуумной техники, теории плазмы, а также для студентов-старшекурсников и аспирантов соответствующих специальностей.
Физика; ее содержание, связь с другими науками и с техникой.
Физика, наряду с другими естественными науками, изучает объективные свойства окружающего нас материального мира. По-гречески слово «фюзис» означает природу.
Физика изучает наиболее общие формы движения материи (механические, тепловые, электромагнитные и т. д.) и их взаимные превращения. Изучаемые физикой формы движения присутствуют во всех высших и более сложных формах движения (в химических, биологических процессах и др.) и непосредственно от них, хотя и никоим образом не исчерпывают их.
Так, открытым физикой законом всемирного тяготения подчиняются все известные тела земные и небесные, независимо от того, являются ли они химически простыми или сложными, живыми или мертвыми. Установленному физикой закону сохранения энергии подчиняются все процессы, независимо от того, носят ли они специфический химический, биологический и т. д. характер.
Высшие, более сложные формы движения являются предметом изучения других наук (химии, биологии и др.).
«Термодинамика» Энрико Ферми — одного из величайших физиков современности — представляет собой исключительно интересно построенный и глубоко оригинальный курс этой науки.
Отличающаяся высокими методическими достоинствами книга хорошо передает творческую индивидуальность Ферми — теоретика, экспериментатора, лектора. Она несомненно привлечет внимание не только специалистов, но и широкого круга лиц, интересующихся физикой.
Предлагаемый вниманию читателей сборник посвящен второму принципу термодинамики в его историческом развитии, причем особенное внимание уделено его статистическому истолкованию.
Так как основная задача сборника заключается в том, чтобы читатель по первоисточникам мог ознакомиться с развитием одного из основных законов современного естествознания и притом сделать это с возможной меньшей затратой труда, мы умышленно в некоторых частях брали не первые оригинальные труды самих основателей второго начала термодинамики, а ими же самими составленные обзоры более позднего периода, которые в смысле изложения отличаются большими достоинствами по сравнению с оригинальными статьями, появлявшимися в текущей журнальной литературе, и изучение которых сопряжено с большими трудностями.
Настоящий сборник посвящен истории кинетической теории материи. Составлен он из отрывков тех основных работ, в которых впервые была установлена кинетическая теория в ее современной форме. Эта область физики в зачаточном виде существовала уже в глубокой древности. Мы встречаемся с основными положениями этой теории уже у Демокрита и Левкиппа две с лишним тысячи лет тому назад.
В нашем сборнике эти зачатки представлены их позднейшим изложением в знаменитой поэме Лукреция: «О природе вещей» (Книга I, стихи 112—141). Далее, на протяжении веков эти мысли почти исчезают. Вновь в значительно более развитой форме они появляются в XVIII в. у Даниила Бернулли и М. В. Ломоносова в 1738 и 1745 гг., но и эти мысли, содержащие уже количественные формулировки, не получили широкого распространения.
Книга содержит простое изложение курса термодинамики и некоторых ее приложений. Отличие настоящей книги от других курсов термодинамики состоит в том, что авторы в некоторой степени отошли от обычного дедуктивного построения курса и начинают с общих сведений о теплоте, необходимых для дальнейшего изложения.
От читателя требуется лишь знакомство с общей физикой и минимальные сведения из математического анализа. Поэтому книга доступна и будет полезна читателям, впервые приступающим к изучению термодинамики.
Построение курса довольно обычное. После изложения первого и второго законов термодинамики (гл. 1, 2) авторы рассматривают условия равновесия, термодинамические потенциалы и преобразования термодинамических переменных (гл. 3—5).
Далее в гл. 6, 7 даны приложения термодинамики к системам с переменной массой и химическому равновесию. В гл. 8 излагается третий закон термодинамики (теорема Нернста). В гл. 9 рассматривается приложение термодинамики к системам во внешнем поле.
Книга снабжена довольно большим числом задач с решениями, которые являются органической частью основного текста.
Предлагаемый конспект составлен по лекциям, читаемым во втором семестре на физическом факультете ЛГУ. Основное его назначение — сэкономить существенную часть времени, уходящего на лекционную запись, что позволит увеличить время на комментарии и обсуждение многих вопросов курса. Это представляется особенно существенным для тех экспериментальных студенческих потоков, на которых курс физики читается в том же объеме, но за половинное время.
Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысла физических законов и на сознательное применение их.
Несмотря на сравнительно небольшой объем, книга представляет собой серьезное руководство, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.
При подготовке второго издания книга подверглась некоторой переработке. Помимо чисто редакционных изменений, некоторого сокращения отдельных мест, исправления замеченных опечаток, заменены некоторые параграфы первого издания новыми. Из числа наиболее существенных изменений следует упомянуть введение основных идей термодинамики необратимых процессов и ее применение к теории термоэлектрических явлений и краткое изложение применения статистической физики к теории электронного газа в полупроводниках.
При подготовке второго издания к печати мне оказывали большую помощь кандидат физ.-мат. наук Л. Л. Коренблит и ассистент И. В. Даховский, которым выражаю за это свою искреннюю признательность.
В теории фазовых переходов в последнее время широко применяются современные математические методы исследования. Ряд этих методов отражен в книге. В основе лежит формализм, позволяющий изучать непосредственно бесконечные системы статистической механики в пространстве или на решетке.
Последовательное применение этого формализма дает возможность строить фазовые диаграммы решетчатых систем при низких температурах (вторая глава), исследовать отсутствие или наличие спонтанного нарушения непрерывной симметрии (третья глава). В четвертой, последней, главе развивается математический подход к методу ренормгруппы Вилсона — Каданова — Фишера.
Для научных сотрудников, а также студентов старших курсов и аспирантов в области теоретической и математической физики.
