Nerovnovážná statistická fyzika a termodynamika - NFPL004

• Anglický název: Nonequilibrium Statistical Physics and Thermodynamics
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. Mgr. František Šanda, Ph.D.; prof. Pavel Lipavský, CSc.
• Vyučující: doc. Mgr. František Šanda, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek

Anotace

čeština

Úvod do studia nerovnovážných procesů pro 2.r. NMgr a doktorského studia oborů BChF , OOE, FKS a jiných teoretických oborů. Boltzmannova rovnice. Stochastické procesy: Langevinovské dynamiky, normální a anomální difuze. Entropie v nerovnovážných dějích: Boltzmannův H-, Jarzynského a fluktuační teorémy. Relaxace v otevřených systémech: Redukovaná matice hustoty, řídicí rovnice, stochastická kvantová dynamika, Kubova teorie odezvy.

Poslední úprava: Procházka Marek, prof. RNDr., Ph.D. (17.06.2020)

angličtina

Introduction to the theory of nonequilibrium processes for the students in fields: Biophysics and Chemical Physics, Optics and Optoelectronics, Condensed Matter Physics or other theoretical fields.

Poslední úprava: Procházka Marek, prof. RNDr., Ph.D. (17.06.2020)

Cíl předmětu

čeština

Student se seznámí s předmětem nerovnovážné statistické fyziky,

a nejdůležitějšími technikami popisu nerovnovážných dějů.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (20.10.2017)

angličtina

Students will be introduced into the subject of nonequilibrium statistical physics,

and learns the most important techniques for description of nequilibrium processes.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (20.10.2017)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Ústní zkouška zaměřená na cca 3 témata vybraná v souladu se zájmem studenta.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (20.10.2017)

angličtina

Oral exam focused on 3 topics selected to meet student interest.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (28.04.2020)

Literatura

čeština

skripta k přednášce: František Šanda, Nerovnovážná statistická fyzika, Matfyzpress, 2011.

další doporučená literatura:

R.Kubo, M.Toda, N.Hashitsume: Statistical Physics II: Nonequilibrium Statistical Mechanics. Springer, 1985

H. Risken: Fokker-Planck Equation, Springer 1989.

N.G. van Kampen: Stochastic Processes in Physics and Chemistry, North Holland 2001.

�

�

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (20.10.2017)

angličtina

Oral exam focused on 3 topics selected according to the student interest

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (28.04.2020)

Metody výuky

čeština

Přednáška

Poslední úprava: SANDA/MFF.CUNI.CZ (07.05.2008)

angličtina

lecture

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (20.10.2017)

Požadavky ke zkoušce

Podrobná znalost cca tří kapitol ze skript, zvolených dle vlastního zájmu, povšechná zbývajících.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (12.06.2019)

Sylabus

čeština

Statistický popis mnoha částic v toku času, náhodný (stochastický) proces. BBGKY hierarchie evolučních rovnic.

(Kvazi)klasická částice mimo rovnováhu - Boltzmannova rovnice, H-teorém.

Difůzní dynamiky: Langevinova dynamika, rovnice difuze (Fickova, Fokker-Planckova), fraktál Brownova pohybu, Markovské procesy, četné aplikace na molekulární, chemické ad procesy.

Anomální statistiky a difuze- Levyho stabilní distribuce, Levyho procházky, sub- a super-difuze.

Kvantová teorie relaxace v otevřených systémech- Liouvilleův prostor. Redukovaná matice hustoty, konvoluční a nekonvoluční řídící rovnice, stochastická kvantová dynamika. Kubova teorie odezvy- Funkce odezvy a jejich analytické vlastnosti. Fluktuačně disipační teorém. Teorie spektrální čáry.

Gaussovské procesy: mikroskopický kvantový model a technika kumulantů.

Nerovnovážná termodynamika: Fluktuační teorémy, Jarzynského relace. Lineární termodynamika.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (03.03.2023)

angličtina

Statistical description of many-body dynamics, random (stochastic) process. BBGKY hierarchy of evolution equations.

Quasi(classical) particle out of equilibrium -Boltzmann equation, H-theorem.

Diffusion dynamics- Langevin dynamics, Difusion equation (Ficks, Fokker-Planck), Fractals of Brownian motion, Markov process.

Anomalous statistics and diffusion- Levy skew alpha-stable distribution, Levy walks, sub- and super-diffusion.

Quantum theory of relaxation in open systems-Liouville space, projection methods, convolution and convolutionless master equations, stochastic quantum dynamics.

Kubo theory of response - Response functions. Fluctuation-dissipation theorem. Line-shape theory.

Gaussian processes: microscopic quantum model, cumulants.

Nonequilibrium thermodynamics- Fluctuation theorems, Jarzynski relation, linear thermodynamics.

Poslední úprava: Šanda František, doc. Mgr., Ph.D. (03.03.2023)