F6040 Termodynamika a statistická fyzika

Přírodovědecká fakulta
jaro 2005
Rozsah
2/2/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. Rikard von Unge, Ph.D. (přednášející)
prof. Rikard von Unge, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Rikard von Unge, Ph.D.
Rozvrh
Út 8:00–9:50 F10-134, St 8:00–9:50 F23-202
Předpoklady
( F4120 Teoretická mechanika && F4090 Elektrodyn. a teorie rel. )||( F3070 Elektřina a magnetismus && F4080 Optika a atomová fyzika && F4090 Elektrodyn. a teorie rel. )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
1. Základní pojmy termodynamické fenomenologie. Vnitřní pohyb hmoty. Stav a proces. Teplota. Teplo. Tepelný kontakt. Ilustrace: plynové zákony. 2. První věta termodynamická. Vnitřní energie. Síla, práce a teplo. Zachování energie. Adiabatický proces. Elementární důsledky. 3. Druhá věta termodynamická. Kvazistatické procesy. Omezení přeměn tepla a práce. Adiabatická nedosažitelnost. Entropie a absolutní teplota. Vratnost a nevratnost. Ilustrace: entropie ideálního plynu. 4. Rovnováha, termodynamické potenciály. Maximum entropie a minimum energie. Volná energie. Stabilita rovnovážného stavu. Chemický potenciál. Ilustrace: chemická rovnováha. 5. Fázové přechody. Fázová rovnováha. Fázové diagramy. Ilustrace: supravodivost. 6. Statistický popis fyzikálních systémů. Mikroskopická dynamika. Fázový prostor. Pravděpodobnostní popis. Časový vývoj. 7. Matice hustoty. Čistý stav a směs. Vlastnosti matice hustoty. Časový vývoj. 8. Počet a hustota stavů. Kvantový a (kvazi)klasický případ. Statistická entropie. Ilustrace: konfigurační a impulsový prostor klasického ideálního plynu. 9. Kanonické rozdělení. Stejné pravděpodobnosti. Maximum entropie. Rovnovážné rozdělení. Ilustrace: Maxwellovo a Boltzmannovo rozdělení. 10. Ideální kvantový plyn. Důsledky nerozlišitelnosti. Obsazovací čísla. Kvantové statistiky. Klasická limita. 11. Bosonový plyn. Záření černého tělesa. Kapalné He4. 12. Fermionový plyn. Tepelná kapacita volných elektronů. Elektronový plyn v magnetickém poli. 13. Fluktuace. Disperze a korelace. Ilustrace: elektrický proud v otevřeném obvodu. 14. Kinetické jevy. Srážky. Boltzmannova rovnice. Ilustrace: transportní koeficienty plynu.
Osnova
  • 1. Základní pojmy termodynamické fenomenologie. Vnitřní pohyb hmoty. Stav a proces. Teplota. Teplo. Tepelný kontakt. Ilustrace: plynové zákony. 2. První věta termodynamická. Vnitřní energie. Síla, práce a teplo. Zachování energie. Adiabatický proces. Elementární důsledky. 3. Druhá věta termodynamická. Kvazistatické procesy. Omezení přeměn tepla a práce. Adiabatická nedosažitelnost. Entropie a absolutní teplota. Vratnost a nevratnost. Ilustrace: entropie ideálního plynu. 4. Rovnováha, termodynamické potenciály. Maximum entropie a minimum energie. Volná energie. Stabilita rovnovážného stavu. Chemický potenciál. Ilustrace: chemická rovnováha. 5. Fázové přechody. Fázová rovnováha. Fázové diagramy. Ilustrace: supravodivost. 6. Statistický popis fyzikálních systémů. Mikroskopická dynamika. Fázový prostor. Pravděpodobnostní popis. Časový vývoj. Matice hustoty. 7. Počet a hustota stavů. Kvantový a (kvazi)klasický případ. Statistická entropie. Ilustrace: konfigurační a impulsový prostor klasického ideálního plynu. 8. Kanonické rozdělení. Stejné pravděpodobnosti. Maximum entropie. Rovnovážné rozdělení. Ilustrace: Maxwellovo a Boltzmannovo rozdělení. 9. Ideální kvantový plyn. Kvantové statistiky. Klasická limita. Bosonový plyn. Fermionový plyn. 10. Fluktuace. Disperze a korelace. Ilustrace: elektrický proud v otevřeném obvodu.
Literatura
  • LEONTOVIČ, Michail Aleksandrovič. Úvod do thermodynamiky. 1. vyd. Praha: Nakladatelství Československé akademie věd, 1957, 191 s. info
  • KVASNICA, Jozef. Termodynamika. Vyd. 1. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1965, 394 s. info
  • FERMI, Enrico. Termodinamika. Izd. 2-oje, stereotipnoje. Char'kov: Izdatel'stvo Char'kovskogo universiteta, 1973, 136 s. info
  • KONDEPUDI, Dilip a Ilya PRIGOGINE. Modern thermodynamics : from heat engines to dissipative structures. Chichester: John Wiley & Sons, 1998, xvii, 486. ISBN 0-471-97393-9. info
  • KVASNICA, Jozef. Statistická fyzika. 2. vyd. Praha: Academia, 1998, 314 s. ISBN 8020006761. info
  • LANDAU, Lev Davidovič a Jevgenij Michajlovič LIFŠIC. Statistical physics. Translated by J. B. Sykes - M. J. Kearsley. 3rd ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001, xvii, 544. ISBN 0-7506-3372-7. info
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.