|
|
|
||
|
Cílem předmětu je pochopení základních pojmů z termodynamiky (popis rovnovážných termodynamických
systémů, vratné a nevratné procesy, zákony TD a jejich důsledky, entropie, tepelné stroje, otevřené systémy,
fázové přechody) a základů statistické fyziky (statistický soubor, rozdělovací funkce, kvantová statistická rozdělení,
vztah mezi zavedením veličin v TD a SF) a aplikace na vybrané úlohy. Způsob probírání látky je přizpůsoben
potřebám budoucích učitelů fyziky, důraz je kladen zejména na těsné propojení vysokoškolského a
středoškolského přístupu k výkladu termodynamiky a jejich aplikací.
Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (22.01.2018)
|
|
||
|
Pochopení základních pojmů z termodynamiky (popis rovnovážných termodynamických systémů, vratné a nevratné procesy, hlavní zákony TD a jejich důsledky, stavové veličiny a stavové rovnice, entropie, tepelné stroje, otevřené systémy, fázové přechody) a základů statistické fyziky (statistický soubor, rozdělovací funkce, klasická a kvantová statistická rozdělení, vztah mezi zavedením stavových veličin v TD a SF) a aplikace uvedených zákonů na vybrané úlohy. Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (19.01.2018)
|
|
||
|
Získání zápočtu - pro studenty prezenčního studia: Studenti musí získat alespoň 70 % bodů z průběžně zadávaných domácích projektů Studenti musí získat alespoň 70 % bodů z průběžně zadávaných konceptuálních úkolů. Studenti píší v průběhu semestru dva předem ohlášené testy, přičemž z každého musí získat alespoň 70 % bodů. Pro každý test má student možnost využití dvou opravných termínů. Získání zápočtu - pro studenty kombinovaného studia a kurzu CŽV: Studenti musí získat alespoň 70 % bodů z průběžně zadávané domácí práce. Studenti píší v průběhu semestru dva předem ohlášené testy, přičemž z každého musí získat alespoň 70 % bodů. Pro každý test má student možnost využití dvou opravných termínů. Zkouška Podmínkou pro konání zkoušky je získání zápočtu. Zkouška probíhá ústní formou. Zkoušku je možné opakovat v nejvýše dvou opravných termínech. Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce. Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (19.01.2018)
|
|
||
|
Materiály z výuky jsou sdíleny prostřednictvím systému Moodle, zapsaní studenti mají do kurzu v Moodle přidělen přístup. V případě dotazů kontaktujte vyučující.
Základní literatura:
Doplňková literatura:
Poslední úprava: Robová Jarmila, doc. RNDr., CSc. (25.05.2022)
|
|
||
|
Výuka je integrovaná výuka - přednášky a cvičení se prolínají, jsou využívány metody aktivního učení (Peer Instrunction, Just-in-Time Teaching, ...)
Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (24.04.2023)
|
|
||
|
Zkouška
Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce. Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (19.01.2018)
|
|
||
Základní pojmy. Vztah TD a SF k příbuzným vědám.
Funkce více proměnných, implicitní funkce, parciální a úplná derivace, totální diferenciál. Pfaffovy formy.
Termodynamické postuláty, rovnovážný stav. Relaxace, empirická teplota, měření teploty.
První zákon TD, teplo. Kalorimetrická rovnice. Vedení tepla. Joulův pokus. Stavová rovnice kalorická a termická. Polytropické děje. Ideální a reálný plyn. Joulův-Thomsonův pokus. Entalpie. Konkrétní použití v systémech různého typu.
Různé formulace druhého zákona TD. Carnotova věta, Carnotův cyklus. Termodynamická teplota. Entropie. Termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy, „magický čtverec“. Aplikace na jednoduché systémy.
Různé formulace třetího zákona TD. Důsledky třetího zákona TD.
Základní pojmy. Chemický potenciál. Gibbsův paradox. Rovnováha v homogenním systému s jedinou složkou. Rovnováha v heterogenním systému. Gibbsovo pravidlo fází. Fázová rovnováha, fázové přechody 1. a 2. druhu, fázové diagramy. Clausiova-Clapeyronova rovnice.
Mikrostav a makrostav. Popis stavu systému velkého počtu částic v klasické SF. Konfigurační, impulsový a fázový prostor. Fázové trajektorie. Ekvienergetická nadplocha. Fázový objem.
Rozdělovací funkce. Časová střední hodnota fyzikální veličiny a střední hodnota přes systémy souboru. Ergodický problém. Liouvilleův teorém a jeho důsledky pro charakter rozdělovací funkce.
Vzájemná souvislost uvedených rozdělení. Statistický integrál (stavový integrál, partiční funkce) a vyjádření volné energie a vnitřní energie systému. Souvislost statistických a termodynamických veličin. Velký statistický integrál. Chemický potenciál.
Statistická interpretace entropie. Souvislost entropie, fázového objemu a spektrální hustoty g(E). Propojení mezi pojetím entropie ve statistické fyzice a pojetím v termodynamice.
Důsledky kvantové mechaniky a přechod od klasické ke kvantové SF. Statistická suma (stavová suma, partiční funkce). Fermiho-Diracovo a Boseho-Einsteinovo rozdělení.
Např.: Stavová rovnice ideálního a neideálního plynu. Systém neinteragujících harmonických oscilátorů. Ekvipartiční teorém. Rozdělovací funkce pro systém částic v silovém poli. Rozdělení hustoty plynu v gravitačním poli. Střední hodnota energie systému harmonických oscilátorů a dvouhladinových systémů. Záření absolutně černého tělesa, fotonový plyn a Planckův vyzařovací zákon, porovnání s klasickou fyzikou. Tepelná kapacita víceatomového plynu. Tepelná kapacita krystalu (Einsteinův a Debyeův model, porovnání s klasickým modelem). Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (27.05.2022)
|
|
||
|
Studijní texty k předmětu: https://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/TaSF Elektronická sbírka úloh se strukturovaným řešením: http://www.fyzikalniulohy.cz/ Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (24.04.2023)
|