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 2013 do 2016
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 7
• Rozsah, examinace: zimní s.:3/2, Z+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
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://otokar.troja.mff.cuni.cz/vyuka/sylaby/sylaby.htm
• Garant: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc.; RNDr. Karel Netočný, Ph.D.; doc. RNDr. Přemysl Kolorenč, 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

Anotace

čeština

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. TF.

angličtina

Poslední úprava: T_UTF (15.05.2012)

Basic concepts of thermodynamics, empirical temperature, the first and second law of thermodynamics, entropy, absolute temperature, thermodynamic potentials and Maxwell relations; the third law of thermodynamics, systems with more phases and chemical equilibrium. Basic theory of probability, distribution function in phase space, equilibrium statistical distributions, statistical thermodynamics. For the 3rd year of the TF study.

Literatura

Poslední úprava: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc. (11.10.2017)

J. Kvasnica: Termodynamika, SNTL, Praha 1965

H.E. Stanley: Introduction to Phase Transition and Critical Phenomena, Oxford 1971 (ruský překlad Moskva 1973) - zejména kapitola 3

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

R. Balian: From Microphysics to Macrophysics - Methods and Applications of Statistical Physics I, 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

J. Kvasnica: Statistická fyzika, Academia, Praha 1983

B. Diu, C. Guthmann, D. Lederer, B. Roulet: Physique statistique, Hermann, Paris 1989

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

Sylabus

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc. (11.10.2017)

Základní pojmy termodynamiky
Stav, parametry systému, extenzivní a intenzivní proměnné, tepelná rovnováha, empirická teplota,stavová rovnice.

První a druhý termodynamický zákon
Práce, vnitřní energie, entropie, Carnotův cyklus, absolutní teplota, Carathéodoryho formulace.

Termodynamické potenciály
Podmínky rovnováhy a stability. Legendreova transformace, Maxwellovy vztahy, homogenita. Otevřený systém. Maximální práce (exergie).

Aplikace na plyny
Vztah mezi kalorickou a termickou stavovou rovnicí, rovnice adiabaty, rovnice polytropy, tepelné děje a Jouleův-Thomsonův proces.

Třetí zákon termodynamický
Planckova a Nernstova formulace. Důsledky.

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

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, Liouvilleova rovnice.

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

angličtina

Poslední úprava: prof. RNDr. Václav Janiš, DrSc. (11.10.2017)

Basic concepts of thermodynamics
State parameters of the system, extensive and intensive variables, thermal equilibrium, empirical temperature equation of state.

The first and second law of thermodynamics
Work, internal energy, entropy, Carnot cycle, the absolute temperature, Carathéodory's formulation.

Thermodynamic potentials
The conditions of equilibrium and stability. Legendre transformation, Maxwell relations, homogeneity. Open system. The maximum work (exergy).

Application to gases
The relationship between caloric and thermal equation of state, adiabatic equation, polytropy equation, thermal processes and Joule-Thomson process.

The third law of thermodynamics
Planck and Nernst formulation. Consequences.

Phases and phase transitions
Phase equilibrium, osmotic pressure, chemical equilibrium. Gibbs rules, liquid-gas system, Clausius-Clapeyron equation, latent heat, van der Waals equation and Maxwell construction.

Mathematical statistics and probability theory
Probability, stochastic variables, distribution function (binomial, Poisson, Gaussian distributions), the law of large numbers, central limit theorem.

Basic theoretical concepts of statistical physics
Phase space, phase volume, microscopic and macroscopic states, statistical description, Liouville equation.

Principles of statistical description of thermodynamic processes
The principle of equal probability, microcanonical ensemble. Interaction of the system with thermal bath, canonical and great canonical statistical ensemble. Maxwell-Boltzmann distribution.