FPF:UFAF010 Termodynamika a statistická fy - Informace o předmětu
UFAF010 Termodynamika a statistická fyzika
Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavězima 2021
- 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 9:45–12:10 404
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- 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.
- Základní pojmy a postuláty termodynamiky. Stavové rovnice. Nultý zákon
termodynamiky. Vnitřní energie a její změny.
- Literatura
- 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
- Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
- Statistika zápisu (zima 2021, nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fpf/zima2021/UFAF010