Předmět Termodynamika a statistická fyzika (NOFY036)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NOFY036 - Termodynamika a statistická fyzika, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními pojmy, metodami a výsledky klasické termodynamiky a statistické fyziky.

Sylabus

Metodické základy. Vztah termodynamiky, statistické fyziky a mechaniky, fázový prostor, mikrostavy a makrostavy, statistický soubor, časové a statistické středování, fluktuace, homogenní a heterogenní systémy, stav termodynamické rovnováhy, energie v termodynamických systémech, adiabatické procesy, vratná a dissipativní práce, I. věta termodynamická, II. věta termodynamická. Základy statistiky. Pravděpodobnostní popis, rozdělovací funkce, hustota stavů, kinetická (řídící, mistrovská) rovnice, ergodická hypotéza, princip detailní rovnováhy. Teplota. Význam teploty pro velké systémy, tepelná rovnováha, Boltzmannovo rozdělení a význam teploty pro malé systémy, stavová (partiční) suma, záporná absolutní teplota. Entropie. Boltzmann-Gibbsova definice, kanonické rozdělení, zákon růstu entropie, konfigurační entropie, vztah mezi entropii a teplem, III. věta termodynamická. Jednoatomový ideální plyn. Kvantování rychlosti a energie, rozdělení rychlostí, stavová rovnice, tepelná kapacita cV a cp, izotermická, adiabatická a Joulova expanze, neideální plyn. Klasická termodynamika. Stavové parametry, stavové veličiny, tepelné motory, Carnotův cyklus, termodynamické potenciály, jejich vlastnosti a význam, termodynamické vztahy, parciální derivace, Maxwellovy vztahy, vztahy s cV a cp, elektrický článek. Klasická statistická mechanika. Klasická limita kvantové teorie, Liouvilleův teorém, matice hustoty, Liouvilleova rovnice, ekvipartiční teorém, fermiony, bosony. Statistický výpočet termodynamických veličin. Energie, entropie, magnetický moment, tlak, plyn asymetrických dvouatomových molekul, vakance v pevné látce, Gibbsův paradox. Systémy s proměnným počtem částic. Grandkanonické rozdělení, chemický potenciál, grandkanonická partiční funkce, Fermi-Diracovo rozdělení, Bose-Einsteinovo rozdělení, elektronový plyn, Planckovo rozdělení, Debyeova teorie měrných tepel. Fázové změny a chemická rovnováha. Klasifikace fázových přechodů, Clausiusova-Clapeyrova rovnice, Ehrenfestovy rovnice, Landauova teorie fázového přechodu, chování v okolí kritické teploty. Rovnováha systému o k-složkách a f-fázích. Gibsovo pravidlo fází. Chemická rovnováha. Počítačové simulační metody. Mezimolekulární síly, deterministické metody - molekulární dynamika, stochastické metody - metoda Monte Carlo.

Literatura

J. Kvasnica: Termodynamika (SNTL, Praha 1965).J. Kvasnica: Statistická fyzika (Academia, Praha, 1998).M. Noga, F. Čulík: Úvod do štatistickej fyziky a termodynamiky (UK Bratislava, 1978).M. A. Leontovič: Úvod do thermodynamiky (Academia, Praha, 1957).J. R. Waldram: The Theory of Thermodynamics (Cambridge University Press, 1991).F. Reif: Fundamentals of Statistical and Thermal Physics (McGraw-Hill, 1965).J. Brož, M. Rotter: Příklady z molekulové fyziky a termiky (MFF UK, Praha, 1980).

Garant

prof. RNDr. Roman Grill, CSc.doc. Mgr. František Šanda, Ph.D.