Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (13.10.2020)
This course is an optional supplement to the lecture Physical Chemistry IV - Statistical Thermodynamics (MC260P105). Within the course we will go through some more involved derivations which cannot be included in the lecture because of time constraints. We will also solve various problems in order to illustrate the applicability of the theoretical knowledge obtained within the lecture.
In the time of covid-19 restrictions the teaching will be done by means of a videoconference.
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (13.10.2020)
Toto cvičení je volitelným doplňkem ke kurzu Fyzikální chemie IV - Statistická Termodynamika (MC260P105). V rámci cvičení projdeme podrobněji některá odvodzení, které pro nedostatek času nelze udělat v rámci přednášky. Dále budeme řešit různé příklady, na kterých si ukážeme praktické využití teoretických poznatků získaných z přednášky.
V době opatření proti covid-19 probíhá výuka prostřednictvím videokonference.
Literature -
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (17.06.2019)
Main couresbook:
D. McQuarrie, Statistical Mechanics (Harper & Row, New York)
Additional recommended textbooks:
D. Chandler, Introduction to Modern Statistical Mechanics (Oxford University Press)
T. Boublík: Statistická termodynamika, Academia, Praha, 1996
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (17.06.2019)
Hlavní učebnice:
D. McQuarrie, Statistical Mechanics (Harper & Row, New York)
Další doporučené učebnice
D. Chandler, Introduction to Modern Statistical Mechanics (Oxford University Press)
T. Boublík: Statistická termodynamika, Academia, Praha, 1996
Requirements to the exam -
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (26.04.2016)
The course requirements include active participation in the exercises and working out an individual project chosen by the student. The worked out individual project should be handed to the tutor in the form of project report (pdf), possibly supplemented by additional files. List of recommended projects is available on the tutor's personal web page.
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (13.10.2020)
Pro získání zápočtu je nutná aktivní účast na cvičeních a řešení individuálního projektu dle výběru studneta. Individuální projekt se odevzdává formou protokolu (pdf), který může být doplněný o další soubory. Seznam doporučených projektů je průběžně aktualizován na stránkách vyučujícího.
Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (17.06.2019)
1. Basic definitions, postulates (probability, ensemble). Link to thermodynamics, statistics and quantum mechanics. Canonical ensemble.
2. Micro-canonical and grand-canonical ensemble. Overview of characteristic functions and expressions for p, V, S, E in different ensembles.
3. Monoatomic ideal gas -- non-interacting particles. Fermi-Dirac, Bose-Einsetein and Maxwell-Boltzmann statistics.
4.-5. Diatomic and polyatomic molecules. Zero point energy. Translational, rotational, vibrational, electronic and nuclear contributions to thermodynamic functions. Equilibrium constant. Mixture of ideal gases.
6. Real gas -- interacting particles. Intermolecular potentials. Virial expansion. Virial coefficients from Mayer functions. Virial coefficients for pair potentials.
7. Statistico-mechanical theory of fluids. Quasi-classical approach -- pair correlation function. Van der Waals equation and Kirkwood equation. Perturbation methods.
8. Simulation methods: Molecular Dynamics and Monte Carlo. Distribution functions and thermodynamic functions and methods for their computation.
9. Ideal crystal. Frequency distribution. Enstein and Debye model of a crystal. Heat capacity and temperature limits. One-dimensional case, phonons.
10. Ising model. Phase transitions, fluctuations and long-range correlations. Mean field and renormalization group theories.
11. Thermodynamics at interfaces. Theory of adsorption. Intermolecular interactions at surfaces. Langmiur and BET isotherms. Distribution functions for selected geommetries.
7. Statisticko-mechanická teorie tekutin. Kvasiklasický postup. Van der Waalsova rovnice a Kirkwoodova rovnice. Poruchové metody. Teorie rostoucí částice, stavové rovnice.
8. Simulační metody, metody Monte Carlo a molekulární dynamiky. Distribuční funkce a termodynamické funkce. Metody k určení distribučních funkcí.
9. Ideální krystal. Distribuční funkce frekvencí. Einsteinova a Debyeova teorie krystalu. Tepelná kapacita a teplotní limity. Jednodimensionální případ, Fonony.
10. Isingův model. Fázové přechody, fluktuace a prostorový dosah korelací. Mean field theory a renormalization group theory.
11. Termodynamika povrchů. Teorie adsorpce. Vlastnosti povrchu, mezimolekulární působení. Langmuirova izoterma. izoterma BET. Distribuční funkce pro speciální geometrie.