UF1U500 Termodynamika a statistická fyzika

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2016
Rozsah
3/2/0. 9 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
prof. Ing. Peter Lichard, DrSc. (přednášející)
RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. Ing. Peter Lichard, DrSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
UF1U004 Teoretická mechanika || UF1U054 Teoretická mechanika

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
  • Moore, W. J. Fyzikální chemie. SNTL, Praha, 1981. 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 s diskusí
Demonstrace dovedností
Přednáška, cvičení, průběžné zadávaní a hodnocení úkolů.
Metody hodnocení
Analýza výkonů studenta
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 1993, zima 1994, zima 1995, zima 1996, zima 1997, zima 1998, zima 1999, zima 2000, zima 2001, zima 2002, zima 2003, zima 2004, zima 2005, zima 2006, zima 2007, zima 2008, zima 2009, zima 2010, zima 2011, zima 2012, zima 2013, zima 2014, zima 2015, zima 2017, zima 2018, zima 2019, zima 2020.