F6040 Termodynamika a statistická fyzika

Přírodovědecká fakulta
jaro 2011 - akreditace
Rozsah
2/2/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Martin Šarbort, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Jiří Vohánka, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D.
Předpoklady
( F4120 Teoretická mechanika && F4090 Elektrodyn. a teorie rel. )||( F4100 Úvod do fyziky mikrosvěta )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Hlavním cíle kurzu je porozumění základům termodynamiky. Výklad základních termodynamických veličin a pojmů je přitom založen na jejich statistické interpretaci. Stejně tak jsou základní termodynamické věty v úvodu odvozeny pomocí statistické fyziky. Další výklad předmětu však již odpovídá spíše klasickému výkladu termodynamiky.
Osnova
  • 1. Základní pojmy termodynamické fenomenologie. Popis systémů mnoha částic. Stav a proces. Termodynamická rovnováha.
  • 2. První věta termodynamická. Síla, práce a teplo. Adiabatický proces. Kvazistatický a vratný proces.
  • 3. Teplota a entropie. Druhá věta termodynamická.
  • 4. Třetí věta termodynamická. Tepelná kapacita. Procesy v ideálním plynu.
  • 5. Termodynamické potenciály (energie, volná energie, entalpie, Gibbsův potenciál). Maxwellovy relace.
  • 6. Měření makroskopických parametrů (teplota, tepelná kapacita, kompresibilita) a vztahy mezi nimi.
  • 7. Volná expanze plynu do vakua. Jouleův-Thomsonův jev.
  • 8. Tepelné stroje. Důsledky 3. věty termodynamické.
  • 9. Podmínky rovnováhy a stability termodynamických systémů. Závislost termodynamických veličin na množství hmoty. Zákon působících hmot.
  • 10. Fázové přechody. Klasifikace fázových přechodů. Fázové přechody prvního druhu, fázový diagram.
  • 11. Maxwellův-Boltzmannův plyn.
  • 12. Fluktuace.
  • 13. Termodynamické vlastnosti magnetik.
Literatura
  • REIF, F. Fundamentals of statistical and thermal physics. Auckland: McGraw-Hill, 1965, x, [10]. ISBN 007085615X. info
  • KVASNICA, Jozef. Termodynamika. Vyd. 1. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1965, 394 s. info
  • Thermal physics. Edited by Ralph Baierlein. 1st publ. Cambridge: Cambridge University Press, 1999, xiii, 442. ISBN 0-521-59082-5. info
  • LEONTOVIČ, Michail Aleksandrovič. Úvod do thermodynamiky. 1. vyd. Praha: Nakladatelství Československé akademie věd, 1957, 191 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
Výukové metody
Přednášky a cvičení. Zadání příkladů ze cvičení je možné získat na adrese http://www.physics.muni.cz/~krticka/vyuka.html
Metody hodnocení
Zkouška má písemnou a ústní část. Účast na zkoušce je umožněna studentům, kteří získají alespoň 50% bodů ze dvou zápočtových písemek. Studenti, kteří získají menší počet bodů musí vypracovat náhradní příklady.
Navazující předměty
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, 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.