PředmětyPředměty(verze: 850)
Předmět, akademický rok 2019/2020
   Přihlásit přes CAS
Fyzikální chemie IV (Statistická termodynamika) - MC260P105
Anglický název: Physical Chemistry IV (Statistical Thermodynamics)
Český název: Fyzikální chemie IV (Statistická termodynamika)
Zajišťuje: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Fakulta: Přírodovědecká fakulta
Platnost: od 2017
Semestr: zimní
E-Kredity: 3
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:2/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština, angličtina
Garant: RNDr. Peter Košovan, Ph.D.
Vyučující: RNDr. Peter Košovan, Ph.D.
Je korekvizitou pro: MC260C105
Anotace -
Poslední úprava: RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (22.01.2018)
Kurs přináší základy statistické termodynamiky jako discipliny, vycházející z atomistického pojetí hmoty a z kvantově-mechanického popisu chování atomů. Jsou uvedeny postuláty, metody výpočtu termodynamických funkcí ideálního plynu, ideálního krystalu a tekutin na základě malého počtu základních informací o stavbě molekul a interakcích. Od 2016/2017 je ředmět doplněn o nepovinné cvičení (MC260C105). Na nich budeme řešit odvození, které v minulých letech
dělaly studentům problém. Náplní cvičení bude dále individuální projekt, zaměřený na řešení konkrétního problému ze statistické termodynamiky.

Pokud někteří ze zapsaných studentů neumí česky, probíhají přednášky v angličtině.

Kurz je uřčen převážně pro pokročilé studenty magisterského a doktorského studia. Předpokládají se znalosti matematiky, fyziky, termodynamiky, statistiky a kvanotvé chemie na úrovni přednášek pro bakalářské studium chemie.

Literatura -
Poslední úprava: RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (10.09.2013)

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

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (29.09.2016)

Ústní zkouška v rozsahu sylabu.

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Peter Košovan, Ph.D. (25.09.2014)

1. Základní definice, postuláty (pravděpodobnost, soubor). Propojení termodynamiky, statistiky a kvantové mechaniky. Kanonický soubor. Partiční funkce.

2. Mikrokanonický a grandkanonický soubor. Přehled charakteristických funkcí a vztahů pro p, V, S, E v různých souborech.

3. Monotaomciký ideální plyn - systém neinteragujících částic. Fermiho-Diracova, Boseho-Einsteinova a Maxwellova-Boltzmannova statistika.

4.-5. Diatomické a polyatomické molekuly. Energetická nula. Translační, rotační, vibrační, elektronické a jaderné příspěvky k termodynamickým funkcím. Přímé určení rovnovážné konstanty. Směs ideálních plynů.

6. Reálný plyn -- interagující částice. Mezimolekulární potenciály. Reálný plyn. Viriální rozvoj. Vyjádření viriálních koeficientů pomocí Mayerových funkcí. Viriální koeficienty pro modelové párové potenciály.Resumace viriálních rozvojů.

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.

12. Nerovnovážná termodynamika, Liouvilleův operátor, časově závislý souborový průměr. Boltzmannova rovnice, korelační funkce, absorbce záření.

Pokročilejší témata z druhé části sylabu lze po dohodě upravit dle individuálních požadavků zapsaných studentů.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK