UFPF518 Základy termodynamiky a statistické fyziky

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2017
Rozsah
3/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. Ing. Peter Lichard, DrSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady

Základní poznatky z mechaniky (včetně teoretické), molekulové fyziky
a kvantové mechaniky.



Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Seznámit posluchače se základními zákony a metodami termodynamiky a statistické fyziky (klasické i kvantové) a jejich aplikováním zejména v astrofyzice a částicové fyzice.
Osnova
  • Základní pojmy a postuláty termodynamiky. Stavové rovnice. Nultý zákon
    termodynamiky. Vnitřní energie a její změny. I. zákon termodynamiky.
    Tepelné kapacity C_p a C_V a vztah mezi nimi. Mayerův vztah. Práce ideálního
    plynu při různých vratných dějích. Carnotův cyklus, Carnotova věta,
    Clausiova rovnice. Termodynamická teplotní stupnice. Pfaffovy formy. II.
    zákon termodynamiky, jeho fyzikální obsah a různé formulace. Entropie.
    Termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy. Komponenty a fáze, fázové
    diagramy jednokomponentních soustav. Koexistenční křivka, trojný bod,
    kritický bod. Rovnice Clapeyronova a rovnice z ní odvozené. Gibbsovo fázové
    pravidlo. Klasifikace fázových přechodů. III. zákon termodynamiky,
    Nernstova, Simonova a Falkova formulace. Vratné a nevratné děje. Zákon
    růstu entropie. Základní pojmy klasické statistické fyziky. Kanonická
    invariantnost fázového objemu, Liouvilleův teorém. Ergodická hypotéza.
    Základní pojmy kvantové statistické fyziky. Operátor a matice hustoty,
    kvantový Liouvilleův teorém. Mikrokanonický soubor. Boltzmannův vztah
    pro entropii. Gibbsovo kanonické rozdělení, Maxwellův-Boltzmannův zákon
    rozdělení rychlosti. Grandkanonické rozdělení. Ideální plyny bosonů a
    fermionů. Boseho-Einsteinovo a Fermiho-Diracovo rozdělení.
Literatura
    doporučená literatura
  • Kvasnica, J. Statistická fyzika. Academia, Praha, 1998. ISBN 80-200-0676-1. info
  • Čulík F., Noga M. Úvod do štatistickej fyziky a termodynamiky. Alfa, Bratislava, 1993. info
  • Kvasnica, J. Termodynamika. SNTL Praha, 1965. info
    neurčeno
  • Atkins, P., de Paula, L. Fyzikální chemie. Praha, 2013. ISBN 978-80-7080-830-6. info
  • Reif F. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. McGraw-Hill, 1965. info
Výukové metody
Přednáška, cvičení, průběžné zadávaní a hodnocení úkolů.
Metody hodnocení
Zápočet
Kombinovaná zkouška
Zápočet na základě aktivní účasti na cvičeních a vypracování úkolů. Detailní požadavky sdělí cvičící na úvodním cvičení. Zkouška pozůstává z hlavní písemné a doplňující ústní části.
Informace učitele
Účast studentů na přednáškách je doporučená, na cvičeních povinná.
Studentovi, který se z vážných důvodů nemohl cvičení zúčastnit, může
vyučující určit náhradní způsob splnění studijních povinností.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2014, zima 2015, zima 2016, zima 2018, zima 2019.