Předmět Statistická termodynamika (C5300)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu C5300 - Statistická termodynamika, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Obsah předmětu lze shrnout do těchto kapitol:Molekulární stavy a jejich distribuce. Boltzmannovo rozdělení apartiční funkce. Vztah termodynamických vlastností k partiční funkci.Vnitřní energie a entropie ideálního plynu.Kanonický soubor a kanonická partiční funkce pro různé módy pohybu ajejí výpočet ze spektroskopických dat. Rovnovážná konstanta.Statistická termodynamika reálných plynů a tekutin.Statistická termodynamika směsí: model regulárního roztoku.Statistická termodynamika ideálního krystalu: modely Einsteinův aDebyeův. Adsorpce. Fluktuace.Cílem je vysvětlit základní pojmy statistické termodynamiky a nastínit možnosti jejich uplatnění v chemii.

Osnova

1.Statistická termodynamika a molekulární stavba hmoty. Postuláty statistické termodynamiky. Konfigurace a váha stavu. Populace stavu. Nejpravděpodobnější konfigurace. Metoda Lagrangeových součinitelů, Boltzmannovo rozdělení populací.2.Molekulární partiční funkce a její interpretace. Molekulární partiční funkce harmonického oscilátoru. Výpočet populace stavu. Translační partiční funkce.3.Vnitřní energie a entropie ve statistické termodynamice. Vnitřní energie a partiční funkce. Výpočet měrného tepla při stálém objemu. Vnitřní energie ideálního plynu. Boltzmannův vztah pro entropii. Výpočet entropie souboru oscilátorů.4.Kanonická partiční funkce. Mikrokanonický, kanonický a grand-kanonický soubor. Partiční funkce kanonických souborů.Výpočet vnitřní energie a entropie pomocí kanonické partiční funkce.Porovnání statis-tických a termodynamických veličin.Partiční funkce ideálního plynu.5.Entropie jednoatomového plynu. Sackurova-Tetrodeova rovnice. Fyzikální statistiky.6.Chemické aplikace statistické termodynamiky. Výpočet Gibbsovy energie z partiční funkce. Příspěvky k partiční funkci: translační, vibrační, rotační a elektronový.7.Střední hodnota energie. Rotační a vibrační teplota. Ekvipartiční princip. Výpočet tepelné kapacity plynů.8.Statistické vyjádření chemické rovnováhy. Výpočet rovnovážné konstanty reakce pomocí partičních funkcí reaktant a produktů9.Statistická termodynamika reálného plynu. Párové potenciály. Konfigurační integrál. Termodynamické funkce při párových interakcích. Tvorba klastrů. Viriální koeficienty. Reziduální entropie10.Statistická termodynamika kapalin. Buňková teorie kapalin a stlačených plynů. Kritické veličiny. Teorém korespondujících stavů. Koncepce volného objemu kapalin. Výpočet tlaku nasycených par.Distri-buční funkce v jednoatomových kapalinách. Radiální korelační funkce.11.Statistická termodynamika krystalu. Einsteinův a Debyeův model. Charakteristické teploty. Fonony.12.Vibrační a konfigurační entropie. Model regulárního roztoku. Mřížková teorie roztoků polymerů (Flory-Huggins).Adsorpce.13.Fluktuace částic a termodynamických veličin. Statistika výskytu fluktuací.Fluktuace energie a termodynamických proměnných. Brownův pohyb. Souvislost mezi chemickou rovnováhou a chemickou kinetikou. Spontánní organizace v systémech.

Literatura

BOUBLÍK, Tomáš. Statistická termodynamika. Vyd. 1. Praha: Academia, 1996. 199 s. ISBN 80-200-0566-8. infoATKINS, P. W. Physical chemistry. 5th ed. Oxford: Oxford University Press, 1994. 1031 s. ISBN 0-19-269042-6. info

Požadavky

Základní znalosti z vysokoškolské matematiky a fyzikální chemie(rovnováha, kinetika, chemická struktura, kvantová chemie).M1010, M2010, C3140, C4020, C4060, C5020

Garant

prof. RNDr. Jan Vřešťál, DrSc.

Vyučující

Mgr. Jana Pavlů, Ph.D.prof. RNDr. Mojmír Šob, DrSc.prof. RNDr. Jan Vřešťál, DrSc.Mgr. Martin Zouhar, Ph.D.