F6082 Termodynamika a statistická fyzika

Přírodovědecká fakulta
jaro 2025
Rozsah
2/1/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
prof. Rikard von Unge, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Lenka Czudková, Ph.D. (přednášející)
prof. Rikard von Unge, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Lenka Czudková, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. Rikard von Unge, Ph.D.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 17. 2. až So 24. 5. Út 11:00–11:50 F2 6/2012, Út 12:00–13:50 F2 6/2012
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Předmět je základním vysokoškolským kurzem termodynamiky a statistické fyziky. Na rozdíl od elementů těchto disciplin probíraných v kurzu Obecné fyziky (předmět Termika a molekulová fyzika) je založen ve svých obou částech na obecnějším teoretickém přístupu - v části věnované termodynamice spočívá na metodě termodynamických potenciálů, výklad statistické fyziky vychází z obecné formulace kanonických rozdělení - což umožňuje obě části spojit do integrované metody statistické termodynamiky. Předmět je koncipován především s ohledem na budoucí učitele fyziky: hlavní důraz klade na důkladné objasnění základních pojmů, představ a idejí termodynamiky a statistické fyziky; diskutuje nejen jejich vzájemné, ale i širší souvislosti; analyzuje široký okruh aplikací vztahujících se zejména ke každodenní zkušenosti i technické praxi.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu by student měl: chápat a být schopen vysvětlit základní pojmy a ideje termodynamiky a statistické fyziky; pochopit a být schopen objasnit jejich vzájemné i širší souvislosti; být schopen analyzovat a řešit aplikační problémy.
Osnova
  • 1. Matematika. 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. Entropie. Energie. Teplo. Teplota. 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. Tepelné stroje. Důsledky 3. věty termodynamické.
  • 8. Podmínky rovnováhy a stability termodynamických systémů. Závislost termodynamických veličin na množství hmoty. Zákon působících hmot.
  • 9. Fázové přechody. Klasifikace fázových přechodů. Fázové přechody prvního druhu, fázový diagram.
  • 10. Kanonické rozdělení. Hustota stavů. Maxwellův-Boltzmannův plyn. Viriálový a ekvipartiční teorém.
  • 11. Fluktuace.
Literatura
  • LACINA, Aleš. Základy termodynamiky a statistické fyziky. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1990, 267 s. ISBN 8021001135. info
  • LEONTOVIČ, Michail Aleksandrovič. Úvod do thermodynamiky. 1. vyd. Praha: Nakladatelství Československé akademie věd, 1957, 191 s. info
  • KITTEL, Charles a Herbert KROEMER. Thermal Physics. 2nd ed. New York: W.H. Freeman, 1980, 473 s. ISBN 0-7167-1088-9. info
  • REIF, F. Statistical physics. New York: McGraw-Hill Book Company, 1967, xxi, 398. info
  • SCHROEDER, Daniel V. An Introduction to Thermal Physics. San Francisco: Addison Wesley Longman, 2000, 422 s. ISBN 0-201-38027-7. info
Výukové metody
Přednáška a cvičení.
Metody hodnocení
Zkouška písemná (nutno získat alespoň 50 procent bodů) a ústní.
Informace učitele
Přístup ke zkoušce je podmíněn úspěšným absolvováním dvou písemek předběžně plánovaných po uplynutí první, resp. druhé třetiny semestru. Písemky budou (včetně rozsahu) ohlášeny nejméně týden předem, na každé z nich je nutno získat alespoň 50 procent bodů. V případě neúspěchu lze absolvovat jednu opravnou písemku, jejíž náplň odpovídá oběma dílčím písemkám (opět nutno získat alespoň 50 procent bodů).
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2025/F6082