Магистратура
Дәріс№11-12.Жалпы физика курсының «Молекулалық физика» бөлімін оқытудың жалпы әдістемесі
жүктеу/скачать 3,57 Mb.
|
УМКД ЖОО
| Дәріс№11-12.Жалпы физика курсының «Молекулалық физика» бөлімін оқытудың жалпы әдістемесі
Жоспар: 1.Молекулалық физиканы зерттеу әдістері 2. Максвелл таралуын түсіндіру 3. Молекулалық физика бөлімінде де методологиялық проблемалар Көптеген әдістемелік әдебиеттерде термодинамиканың кинетикалық теңдеуі молекула-кинетикалық теорияның негізінде қорытылып шығарылады. Ал макроскопиялық параметрлер микроскопиялық сипаттамалардың ортақ нәтижесі ретінде қарастырылады. Методологиялық көзқарас тұрғысынан материалды осы тұрғыда қарастыру жеткілікті. Дегенмен, көптеген оқу бағдарламаларында эргодті (төтенше) болжам туралы ешқандай мәселе қозғалмайды. Солай бола тұрса да оқу құралдарында кинетиканың негізгі теңдеулерін қорытып шығару кезінде нақты есептеулердің уақыт бойынша орташа мәні (уақыт бірлігіндегі молекулалардың соқтығысу санымен), ал жылдамдықтың орташа мәнін есептеуде Максвеллдің таралу функциясы пайдаланылады, яғни жиынтық бойынша оратша (ансамбль бойынша) шама алынады. Кинетикалық теңдеудің негізінде табылған энергия жылдамдық пен Максвелл таралуының көмегімен есептелінген орташа жылдамық арқылы есептелінген энергияның шамасына тең болады. Бұл тепе-теңдік уақыт бойынша орташа мән мен жиынтық бойынша орташа мәннің тепе-теңдігін береді. Дегенмен статистикалық физикада бұл орташа мәндер тіпті де сәйкес келмейді. Жиынтық бойынша орташа мән жүйенің барлық мүмкін болатын күйлерінің жиынтығын берсе, ал уақыт бойынша орташаны шексіз уақыт аралығында жүйенің болып өтетін күйлерінің жиынтығы ретінде алуға болар еді. Осындай әр түрлі тәсілмен анықталған есептеулер нәтижелері бірдей болуының нақты дәлелі эргодты гипотезаның мәнін ашады. Таралудың тепе-теңдігінің функциясы энергия арқылы координаттар мен импульстерге тәуелді болса уақыт бойынша алынған орташа мәндер мен жиынтық орташа мәндердің тең болатынын көрсету қиын емес. Яғни Гамильтон функциясы арқылы өрнектелген болса. Гиббс таралуы және оның дербес жағдай болып есетелетін Максвелл таралуы осы шартты қанағаттандырады. Максвелл таралуының классикалық жүйелер үшін қолдануға болатыны нақтыланған дерек. Статистикалық физикада эргодты болжам орындалады, яғни біздің өлшеп отырғанымыз ансамбль бойынша таралу функциясының көмегімен есептелінген болуы мүмкін. Егер физика курсына өте аз сағат бөлінген болса эргодты болжам туралы студенттерге мәселе қозғамаған дұрыс болады. Себебі абстракцияға үйренген студенттер үшін мұны түсіну қиынға соғады. Дегенмен уақыт бойынша есептелген орташа мен жиынтық бойынша орташаның айырмашылығын айта кету қажет. Молекула кинетикалық теорияны оқыту барысында жаңа теория екендігін айта кету керек. Ең маңыздысы студенттер макроскопиялық жүйелердің жылулық заңдары тек механика заңдарының (классикалық, кванттық) ғана салдары болып табылмайтынын білуі керек. Студенттердің басты назарын Максвелл таралуы термодинамикалық жүйенің тепе-теңдік күйі үшін ғана орындалатынын (верно), ал броундық қозғалыс Максвелл таралуының дәлелі емес, осы таралудан ауытқудың (өздігінен), яғни флуктуацияның дәлелі. Молекулалық физика бөлімінде де методологиялық проблемалар жеткілікті: динамикалық заңдылықтардың орнына келетін статистикалық заңдылықтар, «Әлемнің жылулық өлімі» проблемасы, «ультракүлгіндік апат» бастамасы болған кванттық статистикаға өту. Міне осы проблемалар туралы оқытушы кең мағұлымат алған болуы керек және оқу бағдарламасында осы проблемалар қозғалған жағдайда оны студенттерге қызықты етіп баяндап, студенттерге қажетті әдебиеттерді де ұсына білуі керек. Қорыта келе, макроскопиялық жүйелердің статистикалық сипатының табиғаты туралы айта келіп, ықтималдылықтар заңы жүйе туралы мәліметтердің жеткіліксіздігінің салдары емес екендігіне студенттердің көзін жеткізу керек. Сонымен қатар құбылысты статистикалық сипаттау себепсіз емес. жүктеу/скачать 3,57 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|