SubjectsSubjects(version: 945)
Course, academic year 2023/2024
   Login via CAS
Thermodynamics and Statistical Physics II - NTMF044
Title: Termodynamika a statistická fyzika II
Guaranteed by: Institute of Theoretical Physics (32-UTF)
Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
Actual: from 2022
Semester: summer
E-Credits: 7
Hours per week, examination: summer s.:3/2, C+Ex [HT]
Capacity: unlimited
Min. number of students: unlimited
4EU+: no
Virtual mobility / capacity: no
State of the course: taught
Language: Czech, English
Teaching methods: full-time
Teaching methods: full-time
Additional information: http://otokar.troja.mff.cuni.cz/vyuka/sylaby/sylaby.htm
Guarantor: RNDr. Karel Netočný, Ph.D.
doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D.
Classification: Physics > Theoretical and Math. Physics
Is interchangeable with: NTMF003, NJSF040, NJSF039
Annotation -
Last update: T_UTF (15.05.2012)
Thermodynamic limit, Gibbs paradox. Identical particles, quantum statistical ensembles, the classical limit. Fluctuation theory, equivalence of statistical ensembles. Ideal Bose and Fermi gas. Interacting systems: virial expansion, critical phenomena, mean field approximation, the scaling hypothesis. Transport phenomena, Boltzmann kinetic equation. For the 3rd year of the TF study.
Course completion requirements - Czech
Last update: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. (10.06.2019)

Podmínkou pro udělení zápočtu je řešení domácích úloh v určených termínech a úspěšné absolvování závěrečného písemného testu. Test je možné dvakrát opakovat.

Literature - Czech
Last update: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc. (11.10.2017)

K. Huang: Statistical Mechanics, 2nd edition, J. Wiley and Sons, New York 1987.

J. P. Terlecki: Statističeskaja fizika, Vyššaja škola, Moskva 1966.

L.D. Landau, E.M. Lifšic: Statističeska fizika, část 1 (serie Teoretičeskaja fizika, svazek V.) Nauka 1976, zejména paragraf 110 - paragraf 112, paragraf 146

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

L. E. Reichl: A Modern Course in Statistical Mechanics\em, University of Texas Press, Austin 1980.

R. Balian: From Microphysics to Macroscophysics - Methods and Applications of Statistical Physics II, Springer Verlag Berlin-Heidelberg-NewYork-London-Paris-Tokyo, 1992 (zejména 1.díl)

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

W. Nolting: Statistische Physik, Zimmermann-Neufang, Ulmen 1994

Requirements to the exam - Czech
Last update: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc. (11.10.2017)

Podmínkou připuštění ke zkoušce je získání zápočtu.

Zkouška je ústní. Každý student dostane tři otázky. Jedna je ze základních metod statistické fyziky, jedna z teorie kvantových plynů a jedna z užití metod statistické fyziky dle sylabu přednášky. Požadavky ke zkoušce se kryjí se sylabem a dostupným skriptem k přednášce v rozsahu předneseném během kursu.

Úspěšné zvládnutí zkoušky vyžaduje kvalitativní zvládnutí minimálně dvou otázek. Hodnocení ústní zkoušky není přímo ovlivněno hodnocením pro získání zápočtu.

Syllabus -
Last update: T_UTF (15.05.2012)
A. Fundamentals of statistical mechanics

Classical statistical mechanics
Macroscopic and microscopic states, ergodic systems and thermodynamic limit. Microcanonical ensemble, equipartition and virial theorem, Gibbs paradox. Canonical and great canonical ensemble, thermodynamic potentials, homogeneity.

Quantum statistical mechanics
Postulates of quantum statistical mechanics, density matrix, statistical ensembles, the third law of thermodynamics, statistical sum, the saddle point method, the classical limit, ideal quantum gases, Bose and Fermi distribution

The theory of fluctuations and equivalence of statistical ensembles
Moments of distribution functions, correlation functions, quadratic correlations, Gibbs and Einstein's method, thermodynamic limit and equivalence of statistical ensembles, the relation of thermodynamics and statistical mechanics.

Ideal Bose-Einstein gas
Chemical potential, Bose-Einstein condensation, superfluidity, the phonon gas, Einstein-Debye model of solids, photon gas, black body radiation.

The ideal Fermi-Dirac gas
Equation of state, limit cases, nonrelativistic electron gas, Sommerfeld expansion; relativistic electron gas, white dwarfs, spin and magnetism.

B. Selected problems of statistical mechanics

Gas of classical interacting particles
Interacting dilute gas, classical cluster, group, and virial expansion.

Basic theory of phase transitions
Singularity in the statistical sum, Lee-Young's theorems, phase transitions, order parameter, correlation functions, critical exponents, Landau mean field theory, the scaling hypothesis, universality and renormalization group.

Fundamentals of nonequilibrium statistical physics
Evolution equations for nonequilibrium ensemble (BBGKY equations), the kinetic Boltzmann equation, Boltzmann H theorem. Correlation functions and response functions, fluctuation-dissipation theorem.

 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html