UF1U500 Thermodynamics and Statistical Physics

Faculty of Philosophy and Science in Opava
Winter 2012
Extent and Intensity
3/2/0. 9 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
doc. RNDr. Emil Běták, DrSc. (lecturer)
RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
doc. RNDr. Emil Běták, DrSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
Prerequisites (in Czech)
UF1U004 Theoretical Mechanics || UF1U054 Theoretical Mechanics
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Výuka předmětu je rozdělena na dvě části. V první se studenti seznámí se základy klasické termodynamiky. Základem je popis savového chování ideálních a reálných plynů, výklad pokračuje formulacemi 1., 2. a 3. věty termodynamické, které jsou výchozím bodem popisu fázových rovnovách. Výklad klasické termodynamiky ukončuje pasáž o kinetické teorii ideálního plynu včetně teorie transportních procesů. Druhá část kurzu je věnována statistické mechanice. V úvodu je ukázáno, jak lze pomocí statistického přístupu odvodit výsledky získané fenomenologickým přístupem klasické termodynamiky. V závěru se studenti seznámí s některými moderními metodami počítačových simulací fyzikálních systémů. Sylabus (platí pro přednášku i cvičení) Předmět a základní pojmy termodynamiky. Stavové parametry vnitřní a vnější; termodynamická rovnováha, teplota; stavová rovnice; vnitřní energie a její změny; práce, teplo; I. Princip termodynamiky a jeho matematická formulace. Tepelné kapacity a vztahy mezi nimi; enthalpie; adiabatický děj; aplikace obecných vztahů na ideální plyn; absolutní plynová teplota; vratné a nevratné procesy; Carnotův cyklus s ideálním plynem. II. princip termodynamiky a jeho důsledky. Clausiova, Kelvinova, Planckova a Carathéodoryho formulace a jejich ekvivalence; Carnotova věta; matematické vyjádření druhého principu; Clausiova rovnice; entropie; absolutní termodynamická teplota, souvislost s plynovou teplotou; volná energie, Gibbsova funkce; vztahy mezi derivacemi termodynamických veličin; Gibbsovy-Helmholtzovy rovnice; aplikace na fázové přechody; Clausiova-Clapeyronova rovnice; Gibbsovo fázové pravidlo; entropie při nevratných procesech. III. princip termodynamiky. Nernstova-Planckova, Falkova, Simonova formulace, jejich ekvivalence. Základní pojmy statistické fyziky. Fázový prostor; Liouvilleova věta; mikrostavy a makrostavy; distribuční funkce; Liouvilleova rovnice; statistické soubory; ergodická hypotéza; matice hustoty. Statistická rozdělení. Mikrokanonické, kanonické a grandkanonické rozdělení; souvislost statistických a termodynamických veličin; statistická definice entropie; statistická suma; Maxwellova-Boltzmannova statistika; Maxwellovo a Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Kvantové statistiky ideálních plynu. Bosony a fermiony; Boseho-Einsteinovo rozdělení; fotonový plyn; kondenzace bozonového plynu; Fermiovo-Diracovo rozdělení; degenerovaný plyn fermionů.
Language of instruction
Czech
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is also listed under the following terms Winter 1993, Winter 1994, Winter 1995, Winter 1996, Winter 1997, Winter 1998, Winter 1999, Winter 2000, Winter 2001, Winter 2002, Winter 2003, Winter 2004, Winter 2005, Winter 2006, Winter 2007, Winter 2008, Winter 2009, Winter 2010, Winter 2011, Winter 2013, Winter 2014, Winter 2015, Winter 2016, Winter 2017, Winter 2018, Winter 2019, Winter 2020.
  • Enrolment Statistics (Winter 2012, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/winter2012/UF1U500