Termodynamika a statistická fyzika II - NUFY048

• Anglický název: Thermodynamics and Statistical Physics II
• Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: letní s.:2/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: RNDr. Oldřich Bílek; RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc.; doc. RNDr. Jan Obdržálek, CSc.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Učitelství fyziky
• Korekvizity : NUFY047

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_KVOF (23.05.2001)

Přednáška přímo navazuje na UFY047. Základní pojmy statistické fyziky(SF). Statistický soubor. Rozdělovací funkce. Liouvilleův teorém. Přechod od klasické ke kvantové SF. Vztah mezi přístupem k zavedení fyzikálních veličin v termodynamice a ve SF. Klasická a kvantová statistická rozdělení. Ideální a reálný klasický plyn. Tepelná kapacita krystalové mříže. Záření černého tělesa. Elektronový plyn. Fluktuace. Určeno pro 3.r. U MF/SŠ, FI/SŠ.

angličtina

Poslední úprava: T_KVOF (23.05.2001)

This lecture is closely continuous with UFY047. The fundamental concepts of statistical physics (SPh). The statistical ensemble. The distribution function. The Liouville's theorem. The transition from classical to quantum SPh. The relation between the approach to the definitions of physical quantities in thermodynamics and SPh. The classical and quantum statistical distributions. Ideal and real classical gas. The heat capacity of the crystal lattice. Black-body radiation. Electron gas. Fluctuations.

Literatura

Poslední úprava: BILEK (09.05.2006)

F. Čulík, M. Noga: Úvod do štatistickej fyziky a termodynamiky, SNTL, Praha 1982.

Kvasnica, J.: Statistická fyzika. Academia, Praha 1983.

Levič, V. G.: Úvod do statistické fyziky. ČSAV, Praha 1954.

Nozdrev V. F., Senkevič A. A.: Kurs statističeskoj fiziki. Vysšaja škola Moskva, 1965 (rus.).

Sylabus

čeština

Poslední úprava: BILEK (09.05.2006)

Předmět a metody statistické fyziky (SF). Vztah SF k termodynamice a fyzikální kinetice.

Základní pojmy SF. Popis stavu systému velkého počtu částic v klasické SF. Mikrostav a makrostav. Konfigurační, impulsový a fázový prostor. Fázové trajektorie. Ekvienergetická nadplocha. Fázový objem. Spektrální hustota (míra degenerace) g (E) energetického spektra systému.

Zavedení statistického souboru. Rozdělovací funkce. Časová střední hodnota fyzikální veličiny a střední hodnota přes systémy souboru. Ergodický problém.

Liouvilleův teorém a jeho důsledky pro charakter rozdělovací funkce.

Mikrokanonické a kanonické rozdělení. Disperze energie v kanonickém rozdělení a vzájemná souvislost obou rozdělení. Statistický integrál (stavový integrál, partiční funkce) a vyjádření volné energie a vnitřní energie systému. Souvislost statistických a termodynamických veličin. Maxwellovo a Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Mikroskopický výklad původu tlaku plynu.

Entropie. Statistická definice entropie. Souvislost entropie, fázového objemu a spektrální hustoty g(E).

Velké kanonické rozdělení. Velký statistický integrál. Chemický potenciál.

Aplikace: Stavová rovnice ideálního a neideálního plynu. Systém neinteragujících harmonických oscilátorů. Ultrarelativistický plyn. Ekvipartiční teorém. Rozdělovací funkce pro systém částic v silovém poli. Rozdělení hustoty plynu v gravitačním poli. Magnetická susceptibilita paramagnetické látky.

Důsledky kvantové mechaniky a přechod od klasické ke kvantové SF. Kvazikvantový přechod - zavedení elementárního fázového objemu příslušného jednomu mikrostavu.

Kvantové kanonické rozdělení. Statistická suma (stavová suma, partiční funkce). Termodynamický význam statistických veličin. Velké kanonické rozdělení. Velká statistická (stavová) suma. Chemický potenciál.

Fermi-Diracovo, Bose-Einsteinovo a Maxwell-Boltzmannovo rozdělení. Podmínky degenerace kvantového plynu.

Aplikace: Střední hodnota energie systému harmonických oscilátorů a dvouhladinových systémů. Kvantový model paramagnetického krystalu. Tepelná kapacita elektronového plynu. Fotonový plyn a Planckův vyzařovací zákon. Tepelná kapacita krystalu (Einsteinův a Debyevův model, porovnání s klasickým modelem).

angličtina

Poslední úprava: G_F (26.05.2003)

This lecture is closely continuous with UFY047. The fundamental concepts of statistical physics (SPh). The statistical ensemble. The distribution function. The Liouville's theorem. The transition from classical to quantum SPh. The relation between the approach to the definitions of physical quantities in thermodynamics and SPh. The classical and quantum statistical distributions. Ideal and real classical gas. The heat capacity of the crystal lattice. Black-body radiation. Electron gas. Fluctuations.