PředmětyPředměty(verze: 902)
Předmět, akademický rok 2022/2023
   Přihlásit přes CAS
Termodynamika a statistická fyzika I - NTMF043
Anglický název: Thermodynamics and Statistical Physics I
Zajišťuje: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2022
Semestr: zimní
E-Kredity: 7
Rozsah, examinace: zimní s.:3/2 [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Další informace: http://utf.mff.cuni.cz/vyuka/NTMF043
Garant: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D.
RNDr. Karel Netočný, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Teoretická a matematická fyzika
Neslučitelnost : NOFY031
Záměnnost : NOFY031
Je neslučitelnost pro: NOFY031, NOFY036
Je záměnnost pro: NOFY031, NTMF003, NJSF040, NJSF039
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh   Nástěnka   
Anotace -
Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (14.05.2019)
Základní pojmy termodynamiky, empirická teplota; první a druhý termodynamický zákon, entropie, absolutní teplota; termodynamické potenciály a Maxwellovy vztahy; třetí termodynamický zákon; systémy s vice fázemi a chemická rovnováha. Základy teorie pravděpodobnosti, rozdělovací funkce ve fázovém prostoru, rovnovážná statistická rozdělení, statistická termodynamika. Pro 3. roč.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. (24.09.2021)

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

Literatura
Poslední úprava: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. (27.09.2021)

Termodynamika:

Callen H. B.: Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics (John Wiley & Sons, 1985)

Luscombe J. H.: Thermodynamics (CRC Press, 2018)

Swendsen, R. H.: An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics (Oxford, 2012)

Fermi, E.: Thermodynamics (Dover, 1956)

Úvod do statistické fyziky:

Swendsen, R. H.: An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics (Oxford, 2012)

Kardar, M.: Statistical Physics of Particles (Cambridge, 2007)

Huang, K.: Statistical mechanics (Wiley, 1987)

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. (24.09.2021)

Podmínkou připuštění ke zkoušce je získaní zápočtu.

Zkouška je ústní a primárně testuje pochopení látky. Výpočetní úlohy jsou zadávány pouze doplňkově při nerozhodném hodnocení. Požadavky ke zkoušce odpovídají rozsahu skutečně odpřednášené látky a jsou upřesněny na stránce přednášejícího:

http://utf.mff.cuni.cz/~kolorenc/#termodynamika

Hodnocení zkoušky je nezávislé na hodnocení účasti na cvičení (domácí úkoly, zápočtová písemná práce). K těmto výsledkům bude přihlédnuto pouze, pokud nebude výsledek ústní zkoušky jednozančně hodnotitelný.

Sylabus -
Poslední úprava: doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, Ph.D. (24.09.2021)
Základní pojmy termodynamiky
Makroskopický systém, termodynamická rovnováha, charakteristiky rovnovážného stavu, extenzivní a intenzivní proměnné, empirická teplota, stavové rovnice (ideální a van der Waalsův plyn, ideální paramagnet)

První termodynamický zákon
Práce, vnitřní energie, teplo, první termodynamický zákon, fundamentální termodynamické procesy, tepelné kapacity a další koeficienty lineární odezvy

Druhý termodynamický zákon
Carnotův cyklus a jiné cyklické děje, vratné a nevratné děje, tepelné stroje; Clausiova, Kelvinova a Caratheodoryova formulace druhého termodynamického zákona; absolutní teplota, Clausiova nerovnost a existence entropie

Entropie
Vlastnosti entropie jako výchozí axiomy termodynamiky, Pfaffovy formy, fundamentální rovnice; extenzivita entropie otevřených stystémů, entropie a statistická fyzika

Termodynamické potenciály
Podmínky rovnováhy a stability. Vztahy mezi potenicály a Legendreovy transformace, Maxwellovy relace, homogenita. Teorém maximální práce.

Fáze a fázové přechody
Fázová rovnováha, chemická rovnováha. Gibbsova pravidla, systém kapalina-plyn, Clausiova-Clapeyronova rovnice, latentní teplo, van der Waalsova rovnice a Maxwellova konstrukce. Spojité fázové přechody a kritické jevy.

Třetí zákon termodynamický
Planckova a Nernstova formulace, hlavní důsledky.

Matematická statistika a teorie pravděpodobnosti
Pravděpodobnost, stochastické proměnné,rozdělovací funkce (binomické, Poissonovo, Gaussovo rozdělení), zákon velkých čísel, centrální limitní věta.

Základní teoretické pojmy statistické fyziky
Fázový prostor, fázový objem, mikroskopické a makroskopické stavy, statistický popis, Boltzmannova entropie. Liovilleův teorém.

Principy statistického popisu termodynamických dějů
Princip stejných pravděpodobností, mikrokanonický soubor. Interakce systému s tepelnou lázní, kanonický a velký kanonický statistický soubor, fluktuace termodynamických veličin. Gibbsova entropie. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK