A) Úvod a opakování

Teplota, entropie, 3 termodynamické zákony, fázové diagramy a Clausius-Clappeyronův zákon


B) Vlastnosti látek za nízkých teplot

1) Vlastnosti pevných látek při nízkych teplotách (vizte pdf ve studijních materiálech): 
a) Tepelná kapacita 
- Dulong-Petitův vztah
- Mřížková: Debyeova teorie
- Elektronová 
- Schottkyho příspěvek - výpočet dvouhladinového systému vč. entropie a záporných teplot (ve studijním pdf materiálu záměrně není probrané celé, zkuste si sami spočítat závislost teploty, tepelné kapacity a entropie na rozložení částic mezi dvě energiové hladiny) 
b) Tepelná vodivost - fononová, elektronová, Kapicův odpor, zmínka o supravodivých tepelných klíčích

2) Vlastnosti kryokapalin: kapalný vzduch vč. odpařování a kondenzace směsí N2+O2, dusík, kyslík, neon, vodík vč. ortho- a paravodíku, a hlavně helium (níže)

3) Úvod do makroskopických koherentních kvantových jevů, Bose-Einsteinova kondenzace zředěných plynů

4) Vlastnosti He - zejména supratekutost: 
a) kapalné 4He:
- fázový diagram 4He, neexistence trojného bodu, nulová energie 
- vlastnosti supratekutého 4He: viskozita, tepelná vodivost, tep. kapacita, entropie, termomechanický, mechanickokalorický a fontánový jev, pohyblivý film na stěnách, trvalé toky, 4 zvuky
- Bose-Einsteinova kondenzace, dvousložková teorie 
- zdůvodnění supratekutosti pomocí výpočtu vychlosti tělesa, které se pohybuje v supratekutém heliu a předává svoji energii nějaké excitaci 
- kvantové víry
b) kapalné 3He: 
- získávání 3He
- fázový diagram 
- supratekutost 3He, existence fází A, A1, B 
c) směsi 4He + 3He 
d) zmínka o pevných fázích 4He a 3He, zejména anomální chování 3He pod 315 mK


5) Supravodivost: 
(- stručná historie)
- kritická magnetická indukce a krit. proud
- termodynamika supravodičů 
- Meissnerův - Ochsenfeldův jev, rovnice braří Londonů (odvození z kvantové mechaniky) 
- stručné shrnutí GLAG teorie 
- supravodiče 1. a 2. druhu
- kvantování fluxoidů 
- stručné shrnutí BCS teorie 
- tunelování elektronů přes bariéru mezi supravodičem a normálním vodičem 
- Slabá supravodivost, stejnosměrný a střídavý Josephsonův jev, VA charakteristiky Josephsonova přechodu, squidy (vizte pdf ve studijních materiálech) 
- stručná informace o vysokoteplotní supravodivosti 


C) Metody chlazení: 

1) Metody založené na fázovém přechodu 1. druhu 
- fázové přechody, Clausiova-Clapeyronova rovnice 
- odpařování par nad kapalinou (hlavně 3He refrigerátor)
- odpařování par nad kapalinou - kompresorová chladnička, (absorpční chladnička) 
- (sublimační refrigerátory) 
- (desorpční refrigerátory)
- rozpouštění 3He v 4He 
- krystalizace 3He - Pomerančukův refrigerátor
- (tavení pevného 4He v roztoku kapalných 3He a 4He) 

2) Plyn konající vnější práci 
- adiabatické ochlazování 
- Claudeův zkapalňovač 
- Carnotův cyklus
- Stirlingův refrigerátor 
- Giffordův-McMahonův ref. 
- pulzní trubice 

3) Plyn konající vnitřní práci 
- Van der Waalsova stavová rovnice, Joule-Thomsonův ventil, izoenthalpická expance, inverzní teplota
- Lindeův zkapalňovač, kombinace s metodami založenými na expanzi, kdy plyn koná vnější práci

4) Demagnetizace
- paramagnetických solí 
- jaderná 
(- Van Vleckových paramagnetik )

5) Laserové chlazení 
- metody chlazení na základě Dopplerova jevu
- Sysifovské chlazení (polarization gradient cooling)
- "vypařovací" chlazení 
- Pasti na chladné atomy: hlavní síly působící na atomy v laserovém poli (radiační tlak, dipólová interakce, srážky), optické , magnetické a magnetooptické pasti

6) Ostatní metody 
- Peltierův článek