Лектор

д.ф.-м.н., профессор Уваров Александр Викторович

Структура и содержание дисциплины

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

1. Название дисциплины Оптические спектральные методы исследования анизотропных жидкостей и биологических растворов, ч.1
2. Лекторы. Петрова Г.П., Сергеева И.А., Федорова К.В.
3. Список основных тем, изучаемых в рамках дисциплины:

1. Типы макромолекул (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты).
2. Биополимеры. Структура белковых макромолекул. Свойства белковых макромолекул в растворах.
3. Растворимость (водородная связь, дипольный момент, диэлектрическая проницаемость, взаимодействие между ионами, ионами и диполями).
4. Влияния рН на белки. Изоэлектрическая и изоинонная точки. Молекулярный вес.
5. Исследование растворов заряженных макромолекул (диполь-дипольное взаимодействие. теория Скэтчарда)
6. Рассеяние света в растворах макромолекул.
7. Рассеяние света в растворах взаимодействующих молекул.
8. Анизотропия рассеяния. Рассеяние на флуктуациях ориентации молекул среды. Коэффициент деполяризации. Фактор Кабанна.
9. Использование метода Рэлея-Дебая для определения параметров белков в растворах.
10. Спектральный состав рассеянного излучения.
11. Экспериментальные результаты определения массы и второго вириального коэффициента белковых макромолекул в водных растворах.
12. Рассеяние Мандельштама-Бриллюэна.
13. Крыло рэлеевской линии (КРЛ) .
14. Комбинационное рассеяние (КР).

4. Основная литература

1. Петрова Г.П.. Оптические спектральные методы исследования жидкостей и растворов ч.1 и 2. 2009.
2. Флайгер У. Строение и динамика молекул т.1 и 2. Изд. «Мир». Москва.
3. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. Изд. «Наука». Москва. 1965.
4. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах. Изд. «Наука». 1964.
5. Левшин Л.В., Салецкий А.М. Оптические методы исследования молекулярных систем. Изд-во МГУ. 1994.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Программа спецкурса «Термодинамика и кинетика неравновесных систем»

Лектор.

 Д.ф.-м.н., профессор., Уваров Александр Викторович, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, uvarov@phys.msu.ru, 8(495)9392694.

Аннотация дисциплины.

Анализ неравновесных систем может быть проведен с помощью подходов неравновесной термодинамики и с помощью кинетического описания. В курсе рассматриваются основы этих подходов и излагаются основные положения неравновесной термодинамики и физической кинетики.  Помимо самостоятельного значения, данный курс позволяет перейти к изучению таких предметов, как гидродинамика релаксирующих и реагирующих сред, физика горения и взрыва, плазменная газодинамика.

 Цели освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные положения неравновесной термодинамики и физической кинетики, уметь решать простейшие задачи, связанные с анализом потоков и сил, выписывать простейшие кинетические уравнения.

Программа курса

1. Термодинамическое описание равновесных и неравновесных систем. Метод термодинамических потенциалов. Соотношение Гиббса-Дюгема. Парциальные величины.
2. Основные понятия неравновесной термодинамики. Потоки и термодинамические силы в неравновесных системах, производство энтропии. Произвол в выборе потоков и сил. Выбор потоков и сил в скалярных явлениях.
3. Основные постулаты неравновесной термодинамики. Принцип локального равновесия, постулат о линейной зависимости потоков и термодинамических сил, принцип симметрии кинетических коэффициентов. Примеры применения соотношений симметрии Онсагера. Второе начало термодинамики в неравновесных системах
4. Теплопроводность и диффузия в сплошных средах. Уравнение баланса в локальном представлении. Неоднозначность определение количества тепла и потоков тепла в открытых системах. Термодиффузия и эффект Дюфура.
5. Стационарные неравновесные состояния. Теорема Пригожина. Стационарность состояний с минимальным производством энтропии. Устойчивость стационарных состояний. Обобщенный принцип Ле-Шателье.
6. Диссипативные структуры. Пространственные, временные и пространственно-временные структуры. Система «хищник – жертва», реакция Белоусова-Жаботинского.
7. Общие методы описания релаксационных процессов. Иерархия времен релаксации. Кинетическое уравнение Больцмана, границы применимости. Н-теорема.Идея метода Энскога - Чепмена .
8. Вращательная релаксация. Оценка времени релаксации.Вращательная релаксация в ударных волнах, в продуктаххимических реакций и в расширяющихся газовых потоках.

9. Колебательная релаксация. Время релаксации. Формула Ландау – Теллера. Колебательная релаксация в однокомпонентной системе. Кинетические уравнения, распределение Тринора
10. Термическая диссоциация двухатомных молекул.Лазерное стимулирование химических реакций
11. Возбуждение электронных степеней свободы молекул итермическая ионизация

Контрольные вопросы:

1. Потоки и силы в неравновесной термодинамике.
2. Второе начало термодинамики для неравновесных систем.
3. Термодиффузия и ее практическое применение.
4. Теорема Пригожина – примеры расчетов.
5. Примеры диссипативных структур.
6. Что такое b в интеграле столкновений?
7. Оценить время максвеллизации с помощью уравнения Больцмана.
8. При каких условиях справедливо приближение Энскога – Чепмена? Приведите пример, когда это приближение не работает.
9. Указать три стадии в процессе установления равновесия в бинарной смеси одноатомных газов с сильно различающимися массами.
10. Чему равен параметр малости в методе Энскога – Чепмена?
11. Написать выражение для средней скорости, если известна .
12. Найти решение простого релаксационного уравнения при условии, что время релаксации и равновесное состояние постоянны.
13. Что такое величина g в уравнении Больцмана?
14. Справедлива ли теорема Больцмана в классической механике?
15. Двухатомный газ. Последовательность установления равновесия по степеням свободы.
16. Проставить пределы интегралов в интеграле столкновений в уравнении Больцмана.
17. Что такое Н-теорема и в чем ее смысл?
18. Из каких соображений получается правая часть уравнения Больцмана?
19. Написать общее выражение для времени релаксации, основываясь на простом релаксационном уравнении.
20. Как зависит время релаксации от температуры в приближении Ландау- Теллера?
21. Как зависит константа скорости P10 от температуры в приближении Ландау – Теллера? Сравнить с аррениусовской зависимостью.
22. Иерархия времен релаксации.
23. Принцип детального равновесия на примере вероятностей колебательных переходов.
24. Расстояние между соседними уровнями при вращательных переходах в двухатомных молекулах.
25. При каких условиях время вращательной релаксации будет много больше среднего времени между столкновениями?
26. Что такое каноническая инвариантность кинетического уравнения?
27. Энергия гармонического осциллятора.
28. Границы применимости модели гармонического осциллятора.

Основная литература

1. С.П.де Гроот, П. Мазур. Неравновесная термодинамика. М., 1964, гл.2, с.19, гл.4, с.36, гл.5, с.49, гл.6, с.61, гл.15, с.370.
2. И. Пригожин, Д. Кондепуди. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.:Мир, 2009.
3. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.,Наука, 1980, гл.1-5.

Дополнительная литература.

1. В.А. Караваев, А.И. Осипов, А.В.Уваров  Лекции по физике газов. –М: МГУ, физический факультет, 2013 г., 120с.
2. А.И. Осипов, Н.Н Сысоев, А.В. Уваров. Современная молекулярная физика. Неравновесный газ. – М.: МГУ, физический факультет, 2006.
3. А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.
4. А.И.Осипов. Самоорганизация и хаос. (Очерк неравновесной термодинамики). М., 1986, с.1-64.
5. А.И. Осипов, А.В. Уваров «Неравновесный газ: проблемы устойчивости»// Успехи физических наук, Т. 166 С.639–650 (1996)
6. А.И. Осипов, А.В. Уваров «Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике» // Успехи физических наук, Т. 162 (11) с.1–42 (1992)

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Лекторы

     Д.ф.-м.н., проф., Сысоев Николай Николаевич, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, sysoev@phys.msu.ru, +7(495)939-10-97

    Доктор физико-математических наук, профессор, Знаменская Ирина Александровна, кафедра молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества физического факультета МГУ, znamen@phys.msu.ru 8 495 939 44 28.

Аннотация дисциплины

Вводный курс для студентов, специализирующихся в области молекулярных процессов и экстремальных состояний вещества. Первой задачей курса является знакомство с основными направлениями развития современной физики молекулярных процессов на кафедре и ее практических приложений. Вторая задача – это анализ тех конкретных проблем, которые в данный момент разрабатываются на кафедре. Во второй части курса студенты выступают с докладами по актуальным вопросам

Цели освоения дисциплины

Целью курса является ознакомление студентов с современными проблемами молекулярной физики и знакомство с основными научными направлениями кафедры на более высоком уровне по сравнению с простой обзорной лекцией.

Задачи дисциплины

Дать возможность студентам сориентироваться в многообразии проблем и задач, построить классификацию и составить представление об используемых методах и подходах.

 Компетенции

            Компетенции, необходимые для освоения дисциплины  -  ОНК-1.

            Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины - ОНК-4, ПК-2.

 Требования к результатам освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

знать основные, наиболее известные проблемы, рассматриваемые в современной молекулярной физике;

уметь сформулировать основные темы исследований и используемые подходы к решению задач;

 Содержание и структура дисциплины ( рассматривается только первая часть курса связанная с лекциями ведущих сотрудников кафедры).

 Место дисциплины в структуре ООП ВПО

1.    Обязательный.

2.   Вариативная часть, профессиональный блок, дисциплина профиля.

3.   Курс опирается на базовые курсы по общей физике.

• К началу освоения данного курса необходимы знания, полученные учащимися в рамках общего курса физики на физическом факультете МГУ.
• Освоение курса необходимо для выполнения научно-исследовательской работы.

 Образовательные технологии

Материалы курса размещены на сайте кафедры. Лекции, контрольные работы.

Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Проводятся промежуточные контрольные работы по определению уровня усвоения материала.

Примеры вопросов и задач

1. Какие системы называют открытыми?
2. Опыт Бенара – его основные параметры и результаты.
3. Какие преимущества дает пренебрежение сжимаемостью жидкости при моделировании конвективных течений?
4. Зачем нужны методы с пространственной аппроксимацией высокого порядка точности?
5. Основные этапы обработки при измерении температуры жидкости теневым фоновым методом.
6. Какими параметрами характеризуется низкотемпературная плазма?
7. Перечислите основные типы газовых разрядов.
8. Что такое ударная волна? При каких условиях возникают ударные волны?
9. Как зарегистрировать ударную волну?
10. Предмет вычислительной физики.
11. Основные группы вычислительных методов в задачах  молекулярной физики.
12. Предмет вычислительной гидродинамики.
13. Гидродинамические неустойчивости Релея –Тейлора, Кельвина –Гельмгольца, Рихтмайера – Мешкова.
14. Сверхкритический флюид и его свойства.
15. Свойство хиральности и ее роль в жизнедеятельности биологических систем.
16. Значение радиуса иона в образовании гидратной оболочки.

 Учебно-методическое обеспечение дисциплины

 Основная литература

1. А.И. Осипов, Н.Н Сысоев, А.В. Уваров. Современная молекулярная физика. Неравновесный газ. – М.: МГУ, физический факультет, 2006.
2. А.И.Осипов, Н.Н.Сысоев, А.В.Уваров. Термодинамика вчера, сегодня, завтра, М.:МГУ, физический факультет, 2003.
3. Сысоев Н.Н., Селиванов В.В., Хахалин А.В. Физика горения и взрыва. Часть 1. Горение и детонация. Учебное пособие. М., 2011. 200 с.
4. М. Ван-Дайк. Альбом течения жидкости и газа. Москва, Мир, 1986.
5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М., Наука, 1987. 
6. Браун Г., Уилкен Д., Жидкие кристаллы и биологические структуры. М.,Мир.1982

 Дополнительная литература

1. Сысоев Н.Н., Осипов А.И., Уваров А.В. Нанотехнологии и физика молекул // Вестник Московского Университета, сер.3, физ. астрон., 2009, №1, с.3-10.
2. Эртель Г. Путеводитель Прандтля по гидроаэродинамике. РХД, 2007.
3. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2-х т. - М., Мир, 1991.
4. Васильев Л.А. Теневые методы. - М., Наука, 1968.
5. Токарев М.П., Маркович Д.М., Бильский А.В. Адаптивные алгоритмы обработки изображений частиц для расчета мгновенных полей скорости // Вычислительные технологии, 2007, т.12, №3, с.109-131.
6. Петрова Г.П. . Анизотропные жидкости .Биологические структуры. .Москва 2005г.
7. Сонин А.С. Введение в физику жидких кристаллов, М. Наукаю1983

 Интернет-ресурсы

Материалы курса доступны на сайте кафедры молекулярной физики http://molphys.phys.msu.ru

Материально-техническое обеспечение

В соответствии с требованиями п.5.3. образовательного стандарта МГУ по направлению подготовки «Физика».

Аудитория 2-44.

В наличии есть проектор и компьютер для презентации.

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016

Рабочая программы дисциплины ООП

Структура и содержание дисциплины

Подробности

Автор: Admin

Обновлено: 24 Ноябрь 2016