480-4401/05 – Termodynamika a statistická fyzika (TSF)
| Garantující katedra | Katedra fyziky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2018/2019 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FMT, USP | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
KVASNICA, J.: Termodynamika. SNTL, Praha 1965;
KVASNICA, J.: Statistická fyzika. Academia, Praha 1998;
MARŠÍK, F.: Termodynamika kontitua. Academia, Praha 1999;
Doporučená literatura:
BEISER, A.: Úvod do moderní fyziky. Academia, Praha 1975;
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Diskuse na cvičeních během semestru.
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.