Основы квантовой физики. Физика низких температур. Основы низкотемпературных измерений (План лекций по разделам физики), страница 4

Энтальпия и теплоемкость. Классическая теория (закон Дюлонга и Пти). Теплоемкость кристаллов по Эйнштейну и Дебаю. Квантовая (фононная) теория теплоемкости веществ. Теплоемкость вблизи абсолютного нуля температур, закон кубов Дебая. Теплоемкость жидкостей и газов в области низких и криогенных температур.

      Теплопроводность газов, жидкостей и твердых веществ. Молекулярно-кинетические представления. Фононная теория теплопроводности кристаллов. Электронный механизм теплопроводности металлов. Влияние примесей на теплопроводность. Полимерные материалы. Воздушно-пористые теплоизоляционные материалы.

Электропроводность твёрдых веществ

Классическая теория электропроводности металлов по Друде и Лоренцу. Квантовая природа электропроводности. Зонная теория Зоммерфельда. Классификация кристаллов на металлы, полуметаллы, диэлектрики и полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость электропроводности металлов и полупроводников от температуры.

      Открытие явления сверхпроводимости металлов вблизи абсолютного нуля температуры. Сопутствующие ему низкотемпературные эффекты (эффект Мейсснера, изотопический эффект, стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона и др.). Квантовый механизм сверхпроводимости. Феноменологическая теория сверхпроводимости. Элементы квантово-механической микроскопической теории сверхпроводимости. Открытие "горячей" сверхпроводимости.

    Явление сверхтекучести гелия. Открытие явления и элементы его теории. Особенности тепловых и массообменных процессов при низких температурах.  

(Эти разделы прочитаны)

7. Основы низкотемпературных измерений

7.1. Измерение физических характеристик материалов

Лекции 31, 32                                                        4 часа

      Специфика физических исследований при низких температурах. Типовое лабораторное оборудование. Электрические измерительные приборы. Цифровые вольтметры, амперметры и омметры. Контроллеры и компьютеры. Термометры и манометры.

      Основы калориметрии. Типовые калориметры. Способы измерения тепловых потоков. Контактные и неконтактные тепломеры.

      Методы измерения теплоемкости. Адиабатические калориметры непрерывного разогрева. Сканирующие импульсные калориметры. Микрокалориметры монотонного разогрева и охлаждения.

      Методы измерения теплопроводности. Калориметры стационарного теплового режима. Бикалориметры регулярного и динамического теплового режима. Специфика исследований теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел.

      Методы измерения температуропроводности. Нестационарное дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье. А-калориметры регулярного и квазилинейного теплового режима.

      Особенности измерения электропроводности и термо-эдс.

      Основы методов измерения линейных и объемных тепловых расширений (дилатометрия) веществ при низких температурах.

7.2. Основы метрологии температурных измерений

          Лекция  33.                                                             2 часа

      Случайные и систематические погрешности. Методические погрешности термопар и термометров сопротивления. Приемы учета типовых методических погрешностей термоприемников и тепломеров. Стандартные приемы метрологической обработки экспериментальных результатов и аналитической аппроксимации экспериментальных зависимостей.

7.3. Основы компьютерной обработки лабораторного эксперимента

Лекция   34                                                                                 2 часа

Аналоговое и цифровое преобразование информации от измерительных датчиков, устройства ввода-вывода информации в микроконтроллерные системы, автоматическое управление условиями эксперимента с помощью специализированных САУ и микроконтроллерных систем.