FPF:UFAF010 Termodynamika a statistická fy - Informace o předmětu

UFAF010 Termodynamika a statistická fyzika

Rozsah

3/2/0. 6 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

Rozvrh

Po 9:45–10:30 B4, St 14:45–16:20 309

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

UFAF010/01: Po 10:35–12:10 B4, M. Blaschke

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

• Astrofyzika (program FPF, B1701 Fyz)

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.

Výstupy z učení

Student by si měl osvojit: základní znalost čtyř termodynamických zákonů a jejich důsledků: neexistence Perpetuí mobile I a II druhu, nedosažitelnosti nulové absolutní teploty, maximální možné účinnosti tepelných motorů. Pochopit význam pojmu entropie a jeho vztahu k informaci. Pochopit a dostatečně ocenit význam a sílu atomické teorie hmoty. Pochopit fázové procesy.

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. Online. Academia, Praha, 1998. ISBN 80-200-0676-1. [citováno 2024-04-24] info
• Čulík F., Noga M. Úvod do štatistickej fyziky a termodynamiky. Online. Alfa, Bratislava, 1993, [citováno 2024-04-24] info
• Kvasnica, J. Termodynamika. Online. SNTL Praha, 1965, [citováno 2024-04-24] info

neurčeno
• Atkins, P., de Paula, L. Fyzikální chemie. Online. Praha, 2013. ISBN 978-80-7080-830-6. [citováno 2024-04-24] info
• Reif F. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. Online. McGraw-Hill, 1965, [citováno 2024-04-24] 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.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fpf/zima2023/UFAF010