480-4019/01 – Termodynamika a statistická fyzika (TSF)

Garantující katedraKatedra fyzikyKredity6
Garant předmětudoc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D.Garant verze předmětudoc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2024/2025Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiamagisterské, navazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
CIP10 doc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D.
GRY0091 Ing. Michal Gryga, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Shrnout základní principy termodynamiky a statistické fyziky Definovat fyzikální veličiny pro popis soustav s velkým počtem částic Aplikovat matematické metody na popis termodynamických jevů Interpretovat poznatky matematické statistiky na řešení problémů statistické fyziky

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Cvičení (v učebně)

Anotace

Obsahem vyučovaného předmětu jsou fenomenologická termodynamika a statistická fyzika jako dvě teoretické disciplíny zabývající se zkoumáním obecných zákonitostí, kterými se řídí makroskopické soustavy.

Povinná literatura:

OBDRŽÁLEK,J.: Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky, MatfyzPress, 2016, ISBN 978-80-7378-287-0 HARDY, R., J., BINEK, CH.: Thermodynamics and Statistical Mechanics, An Integrated Approach, John Wiley&Sons, USA, 2014, ISBN-13 978-1118501009 SONNTAG, R. E., BORGNAKKE, C., VAN WYLEN, G. J. Fundamentals of Thermodynamics. John Wiley&Sons, USA, 2003, ISBN 0-471-15232-3

Doporučená literatura:

AUBIN C.: Statistical Thermodynamics: An Information Theory Approach, Wiley, 2024,ISBN 978-1394162277 SWENDSEN R. H.: An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics, 2ed., Oxford University Press, 2020, ISBN ‎ 978-0198853237 SHELL, M., S.: Thermodynamics and Statistical Mechanics, Cambridge University Press, 2015, ISBN-13 978-1107656789

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Diskuse na cvičeních během semestru, úspěšné absolvování dvou zápočtových písemek. Kombinovaná zkouška.

E-learning

E-learning není k dispozici.

Další požadavky na studenta

Předpokládá se systematická domácí příprava studentů.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Základní pojmy termodynamiky, stav termodynamické rovnováhy, první a druhý termodynamický postulát. Vratné a nevratné procesy, kritérium vratnosti procesu. 2. První termodynamický zákon, tepelné kapacity. Druhý termodynamický zákon. Entropie, souvislost entropie s tepelnými kapacitami soustavy. 3. Termodynamické potenciály: vnitřní energie, volná energie, entalpie, Gibbsův potenciál. Gibbsovy – Helmholtzovy rovnice. Závislost termodynamických potenciálů na počtu částic v soustavě. Grandkanonický potenciál. Druhý termodynamický zákon pro nevratné procesy. Podmínky rovnováhy soustavy vyjádřené pomocí termodynamických potenciálů. 4. Pojmy teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky ve statistické fyzice. Základní pojmy a ideje statistické fyziky. Mikrostav, makrostav, ensemble soustav. Ergodická hypotéza. Časový vývoj hustoty pravděpodobnosti. 5. Mikrokanonický ensemble. Entropie a termodynamická pravděpodobnost. 6. Kanonický (Gibbsův) ensemble. Rozdělovací funkce, partiční suma (integrál). Vztahy mezi partiční funkcí a termodynamickými veličinami. Maxwellovo – Boltzmannovo rozdělení rychlostí molekul plynu. Klasický a kvantový harmonický oscilátor. 7. Velký kanonický (grandkanonický) ensemble. Grandkanonická partiční funkce. Přechod ke kvantovým statistikám. Fermiovo – Diracovo rozdělení. Boseovo – Einsteinovo rozdělení. Termodynamické vlastnosti souboru fotonů. Termodynamické vlastnosti souboru volných elektronů v kovu.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2024/2025 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)		Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  16 1
        Zkouška Zkouška 70  35 3
Rozsah povinné účasti: Účast na cvičení je povinná, maximálně tři omluvené absence

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Rozsah povinné účasti dohonout s vyučujícím. Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (N0533A110006) Aplikovaná fyzika KTF P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.