|
Vyučující
|
-
Předota Milan, doc. RNDr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Stavové a dějové veličiny, teplota, teplo, vedení tepla, nultý zákon, měření teploty. tepelná kapacita. 2. 1. termodynamický zákon, práce, stavová rovnice ideálního a reálného plynu, vratné a nevratné děje 3. Rovnice izotermy, adiabaty, rovnice polytropy. Změna teploty při rozpínání plynu do vakua, Joulův pokus. Joulův - Thomsonův jev, zkapalňování plynů. 4. 2. termodynamický zákon, různé formulace, termodynamické stroje, cyklický děj, Carnotův cyklus 5. Termodynamické potenciály, entropie, 3. termodynamický zákon, metody dosahování nízkých teplot 6. Maxwellovy vztahy a jejich aplikace, vztah mezi kalorickou a termickou stavovou rovnicí, tepelné kapacity. 7. Podmínky termodynamické rovnováhy, termodynamika vícefázových a vícesložkových systémů. Fázové přechody. Fáze, fázový přechod prvního a druhého druhu. 8. Gibbsovo pravidlo fází. Clausiova - Clapeyronova rovnice. Sytá a přehřátá pára. Výklad varu. Fázový diagram. 9. Chemická rovnováha. Chemické reakce z termodynamického hlediska, zákon působících hmot 10. Kinetická teorie. Molekulární chaos, Brownův pohyb. Maxwellovo rozdělení částic podle velikosti rychlostí. Ekvipartiční teorém. Mikroskopická interpretace tlaku a teploty. Střední charakteristiky pohybu molekul (střední rychlost, střední volná dráha, střední počet srážek). 11. Transportní jevy v plynech (difúze, vnitřní tření, tepelná vodivost). Van der Waalsovy síly. 12. Základní pojmy SF. Popis stavu systému velkého počtu částic v klasické SF. Mikrostav a makrostav. Konfigurační, impulsový a fázový prostor. Zavedení statistického souboru. Rozdělovací funkce. Časová střední hodnota fyzikální veličiny a střední hodnota přes systémy souboru. Ergodický problém. 13. Stavová suma (partiční funkce) a vyjádření volné energie a vnitřní energie systému. Statistická definice entropie. 14. Statistické soubory: Mikrokanonický, kanonický a grandkanonický. 15. Statistická rozdělení: Fermi-Diracovo, Bose-Einsteinovo a Maxwell-Boltzmannovo. Fermiony a bosony. 16. Statistické výpočty: Fotonový plyn a Planckův vyzařovací zákon. Tepelná kapacita krystalu (Einsteinův a Debyevův model). Obsah cvičení: Počítání přikladů k obsahu přednášek
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming)
- Účast na výuce
- 52 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 16 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 24 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 13 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Seznámit studenty se základy termodynamiky a nekvantové i kvantové statistické fyziky. Vysvětlit, jak z molekulárního chaosu vzniká deterministický popis makrosystémů.
Pochopení termodynamického chování jak makroskopicky, tak mikroskopicky. Schopnost počítat termodynamické děje - vedení tepla, kalorimetrie, tepelné stroje, fázové přechody, chemické reakce, změny veličin při termodynamických dějích.
|
|
Předpoklady
|
Absolvování UFY/FYZ1
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Systematické pozorování studenta, Kombinovaná zkouška
Podmínka získání zápočtu: Alespoň 70% aktivní účast na cvičeních, získání alespoň 50% bodů ze zápočtového testu (počítání příkladů). Podmínka složení zkoušky: Alespoň 70% znalost látky obsažené ve dvou vylosovaných zkušebních otázkách.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Blažek, J.:. Úvod do termodynamiky a statistické fyziky. České Budějovice, PF JU, 1993.
-
Obdržálek J. Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky. Matfyzpress, Praha, 2015.
-
Obdržálek J., Vaněk, A. Řešené příklady z termodynamiky, molekulové a statistické fyziky. Matfyzpress, Praha, 2015.
-
Svoboda, E. - Bakule, R.:. Molekulová fyzika. Praha, Academia, 1992.
|