FU:TFNSP0004 Statistická fyzika a kinetika - Informace o předmětu
TFNSP0004 Statistická fyzika a kinetika
Fyzikální ústav v Opavěléto 2024
- Rozsah
- 2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
- Vyučující
- RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Martin Blaschke, Ph.D. (cvičící) - Garance
- RNDr. Martin Blaschke, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě - Rozvrh
- Út 10:35–12:10 B4
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- Předpoklady
- (FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
Základní znalost termodynamiky. Základní znalosti matematické analýzy, např. metoda Lagrangerových mutliplikátorů, Strilingův vzorec, Gaussův integrál. Základní znalosti maticové algebry až po znalost druhého rozkladu lineární trasformace. - Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Částicová fyzika (program FU, TFYZNM)
- Počítačová fyzika (program FU, TFYZNM)
- Relativistická astrofyzika (program FU, TFYZNM)
- Cíle předmětu
- Předmět umožňuje studentům seznámit se se základními metodami statistické fyziky a kinetiky. Navazuje na rovnovážnou termodynamiku a rozšiřuje problematiku fázových přechodů, kde se student seznámí s kritickými body a tzv. kritickými úkazy na Isingově modelu feromagnetismu.
- Výstupy z učení
- Student bude po absolvování předmětu schopen: -řešit základní problémy statistické fyziky pomocí partiční funkce. -odvodit různá klasická i kvantová rozdělení. -řešit Isingův model přesně a pomocí metody střeních polí.
- Osnova
- Hlavní témata předmětu jsou:
• Fázový objem, Definice rovnováhy, Fluktuace, Definice souboru, Ergodický problém, Liouvilleův teorém
• Mikrokanonický soubor, partiční suma, stavová rovnice ideálního plynu
• Kanonický soubor, stavová rovnice ideálního plynu
• Princip maximální entropie, Boltzmannova konstrukce
• Velký kanonický soubor, stavová rovnice ideálního plynu, dvou atomový plyn, interakce
• Ursellův-Mayerův rozvoj a Mayerův teorém, van der Waalsova stavová rovnice, povrchové napětí a Laplaceův tlak
• Fázové přechody, klasifikace fázových přechodů a Ehrenfestovy rovnice, mechanismus vzniku nové fáze, kritický bod
• Clasiuosova–Claipeyronova rovnice, Gibbsovo fázové pravidlo, Fluktuace, Zobecněná Redlichova–Kwongova stavová rovnice
• Isingův model feromagnetismu, Teorie střednı́ho pole
• Kritické exponenty
• Fluktuace, stochastické procesy a kinetické rovnice. Fluktuace termodynamických veličin; termodynamicky nerovnovážné soustavy; stochastické síly; Fokkerova-Planckova rovnice; základní rovnice kinetiky;
• Boltzmannova kinetická rovnice; transportní rovnice; zákon růstu Boltzmannovy entropie; spontánní přechod soustavy do rovnovážného stavu; nevratné procesy; lokálně rovnovážné soustavy; lineární termodynamika; Onsagerovy relace.
• Nerovnovážné soustavy. Statistický operátor; lineární reakce soustavy; plasma a plasmové efekty; nulový zvuk v soustavě fermionu; fluktuačně-disipační teorém; disperzní vztahy; Greenovy funkce.
- Hlavní témata předmětu jsou:
- Literatura
- doporučená literatura
- Tong, D. Kinetic Theory, lecture notes, University of Cambridge, http://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/kinetic.html, 2012
- Jaynes, E. T. Probability Theory As Extended Logic, https://bayes.wustl.edu/, 1950-2003
- Kvasnica, J. Statistická fyzika. Academia, Praha, 1998. ISBN 80-200-0676-1. info
- 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
- Přednášky, domácí úlohy
- Metody hodnocení
- ústní zkouška, písemný zápočtový test
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/leto2024/TFNSP0004