Физическая кинетика

Магистратура 2021/2022

Статус: Курс по выбору (Физика)

Направление: 03.04.02. Физика

Кто читает: Департамент физики

Где читается: Школа информатики, физики и технологий

Когда читается: 1-й курс, 1-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Моисеев Эдуард Ильмирович, Надточий Алексей Михайлович

Прогр. обучения: Физика

Язык: русский

Кредиты: 8

Контактные часы: 74

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина направлена на приобретение обучающимися знаний, умений и навыков в области кинетики частиц в разреженном газе, плазме, вырожденном электронном газе, полупроводниках и металлах. Существенное внимание уделяется изучению уравнений газодинамики многокомпонентных газов, релаксационных процессов в газе и плазме. В курсе представлена строгая теория построения основных термодинамических величин газодинамики, в том числе теплопроводности и энтропии. Особое внимание акцентировано на изучении вязкости в газах, даны уравнения газодинамики с учетом вязкости. Отдельная часть курса посвящена основам кинетики газовых смесей, процессам диффузии и термодиффузии. В курсе рассмотрены основные механизмы рассеяния электронов в металлах и полупроводниках, а также влияние на эти механизмы внешних магнитных полей.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Физическая кинетика» является приобретение обучающимися знаний, умений и навыков в области кинетики частиц в разряженном газе, плазме, вырожденном электронном газе, полупроводниках и металлах. Существенное внимание уделяется изучению уравнений газодинамики многокомпонентных газов, релаксационных процессов в газе и плазме. В курсе представлена строгая теория построения основных термодинамических величин газодинамики, в том числе теплопроводности и энтропии. Особое внимание акцентировано на изучении вязкости в газах, даны уравнения газодинамики с учетом вязкости. Отдельная часть курса посвящена основам кинетики газовых смесей, процессам диффузии и термодиффузии. В курсе рассмотрены основные механизмы рассеяния электронов в металлах и полупроводниках, а также влияние на эти механизмы внешних магнитных полей.

Планируемые результаты обучения

Знание H-теоремы Больцмана.
Знание вывода уравнения Больцмана и его свойства.
Знание законов термодинамики, условий наступления полного и локального равновесия.
Знание квантовой теоремы Лиувилля.
Знание кинематики упругих столкновений.
Знание линеаризованного уравнения Больцмана для простого газа. Знание понятий теплопроводность и энтропия. Знание вариационного принципа. Знание полиномов Лагерра: производящая функция, рекуррентные соотношения. Знание модели твердых упругих шариков, явления диффузии тепла. Знание вида уравнений газодинамики с учетом вязкости. Знание понятий коэффициенты диффузии и термодиффузии. Умение проводить оценку скорости роста энтропии за счет столкновений.
Знание механизмов диффузии легкого газа в тяжелом. Знание основ теории кинетики электронов в разреженной плазме. Знание основных положений магнитной гидродинамики. Знание основ теории флуктуаций. Знание принципа Онзагера и теоремы Онзагера. Умение проводить расчет кинетических коэффициентов газа. Умение проводить расчет диффузии и термодиффузии в двухкомпонентном газе. Владение современными программными средствами моделирования процессов диффузии в газе и плазме.
Знание основных уравнений газодинамики: уравнение неразрывности, уравнение течения газа, уравнение переноса энергии. Знание основных положений диссипативной и недиссипативной газодинамики. Знание иерархии функций распределения и цепочки уравнений Боголюбова. Знание механизмов столкновения электронов с ионами в плазме. Умение проводить оценку времен релаксации в газе и плазме. Владение методом решения уравнений Боголюбова – приближение времени релаксации
Знание понятий матрицы плотности и функции распределения.
Знание понятия вырожденный электронный газ. Знание основ феноменологического описания кинетических коэффициентов. Знание схемы расчета кинетических коэффициентов. Знание основных механизмов рассеяния электронов в металлах и полупроводниках. Знание кинетических явлений в вырожденном электронном газе. Знание термомагнитных явлений в вырожденном электронном газе. Умение проводить расчет кинетических коэффициентов вырожденных электронов.
Знание принципа детального равновесия.
Знание свойств интеграла столкновений.
Знание свойств теоремы Лиувилля.
Знание способов задания одночастичных состояний.
Знание теоремы взаимности.
Умение проводить оценку скорости изменения физической величины за счет столкновений.
Умение проводить построение интеграла парных упругих столкновений.
Умение проводить построение потенциала канонического распределение и большого канонического распределения в общем случае и для слабовзаимодействующих частиц.
Умение рассчитывать область сечения столкновений нейтральных частиц в классическом и квантовом приближении.