Termodynamika a statistická fyzika

Garant předmětu:

Igor Jex

Přednášející:

Igor Jex, Jaroslav Novotný

Cvičící:

Igor Jex, Jaroslav Novotný

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Termodynamika kvazistatických procesů, základy statistické fyziky. Po zavedení termodynamických potenciálů,Jouleův a Thomsonův jev, podmínky termodynamické rovnováhy, Braunův-Le Chatelierův princip. Statistickáfyzika a pojem statistické entropie. Statistický popis mnohočásticových soustav, Fermiho plyn, krystaly (Debyeůvmodel) azáření absolutně černého tělesa.

Požadavky:

Podmínky pro získání zápočtu:

1) Aktivita u tabule

2) 2 neomluvené absence (vyšší počet absencí bude řešen individuálně)

3) Ze dvou zápočtových písemek, každá maximálně za 4 body, je nutné v součtu získat minimálně 5 bodů. Z vážných důvodů jako je např. nemoc, lze každou z písemek napsat v náhradním termínu. Student, který nedosáhl na potřebných pět bodů a zároveň získal aspoň 1 bod, má právo na maximálně dvě opravné písemky. Opravné písemky zahrnují látku cvičení z celého semestru. Body ze všech písemek se sčítají dohromady. S každou opravnou písemkou se ale limit pro zisk zápočtu posouvá o 1 bod nahoru (např. při jedné opravné písemce je nutné získat v součtu 6 bodů).

Osnova přednášek:

1. Statistická entropie, nejpravděpodobnější rozdělení

2. Statistické soubory, partiční funkce

3. Termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy

4. Podmínky rovnováhy

5. Gibbsovo fázové pravidlo, fázové přechody

6. Termodynamické nerovnosti, Braun-Le Chatelierův princip

7. Statistický popis a termodynamika ideálního plynu

8. Přesné statistiky

9. Tepelná kapacita krystalů

10. Záření absolutně černého tělesa

11. Boltzmannova transportní rovnice

12. Boltzmannův H-teorém, transportní jevy

Osnova cvičení:

Procvičení úloh na témata:

1. Statistická entropie, nejpravděpodobnější rozdělení

2. Statistické soubory, partiční funkce

3. Termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy

4. Podmínky rovnováhy

5. Gibbsovo fázové pravidlo, fázové přechody

6. Termodynamické nerovnosti, Braun-Le Chatelierův princip

7. Statistický popis a termodynamika ideálního plynu

8. Přesné statistiky

9. Tepelná kapacita krystalů

10. Záření absolutně černého tělesa

11. Boltzmannova transportní rovnice

12. Boltzmannův H-teorém, transportní jevy

Cíle studia:

Znalosti:

Naučit se základní pojmy statistické fyziky a termodynamiky.

Schopnosti:

Řešit úlohy statistické fyziky a termodynamiky.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] R.H. Swendsen, An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics, Oxford Graduate Texts, Oxford University Press, Oxford, 2012

[2] P. Olla, An Introduction to Thermodynamics and Statistical Physics, Springer, 2016.

[3] J. Kvasnica, Statistická fyzika, Academia Praha, 2003

Doporučená literatura:

[3] D.V. Schroeder, Introduction to Thermal Physics, Pearson Education Ltd. 2013

[4] J. Kvasnica, Termodynamika, SNTL Praha, 1965

[5] H. B. Callen, Thermodynamics and an introduction to thermostatics, Wiley, New York, 1985

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)
• Jaderná a částicová fyzika (povinný předmět programu)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (PS)
• Matematické inženýrství - Matematické modelování (PS)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (PS)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)