Termika a molekulová fyzika

Garant předmětu:

Filip Petrásek

Přednášející:

Filip Petrásek

Cvičící:

Filip Petrásek

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Šíření tepla, kalorimetrie, nultý princip termodynamiky, teplotní roztažnost a rozpínavost látek, jednorozměrné ustálené vedení tepla, přestup a prostup tepla, Fourierův zákon, obecná rovnice vedení tepla, radiální část Laplaceova operátoru, diferenciální formy, metoda jakobiánů, první princip termodynamiky, homogenní chemický systém, ideální plyn, děje v ideálním plynu, druhý princip termodynamiky, tepelná účinnost, Carnotův tepelný stroj, Carnotův teorém I, absolutní teplota, Carnotův teorém II, entropie, entropie ideálního plynu, Gibbsův paradox, termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy, modely reálných plynů, Joule-Thomsonův pokus, Maxwellovo rozdělení rychlostí, termodynamika nechemických systémů, třetí princip termodynamiky.

Požadavky:

1. Pravidelná docházka na cvičení s max. 2 neomluvenými absencemi.

2. Dva zápočtové testy během semestru a jeden souhrnný opravný zápočtový test na začátku zkouškového období. Zápočet je udělen za alespoň 4 body z 8, resp. 5 bodů z 12 po opravném testu.

3. Zkouška zahrnuje 2 teoretické otázky, přičemž výsledná známka je vážený průměr známky z ústní teoretické části a známky ze zápočtových testů během semestru.

Osnova přednášek:

1. Základy tepelných jevů

2. Jednoduché vedení tepla

3. Obecné vedení tepla

4. Diferenciální formy

5. Metoda jakobiánů

6. První princip termodynamiky

7. Druhý princip termodynamiky

8. Entropie

9. Termodynamické potenciály a identity

10. Modely reálných plynů

11. Joule-Thomsonův pokus

12. Statistický popis ideálního plynu

13. Nechemické systémy a třetí princip termodynamiky

Osnova cvičení:

1. Základy tepelných jevů

2. Jednoduché vedení tepla

3. Obecné vedení tepla

4. Diferenciální formy

5. Metoda jakobiánů

6. První princip termodynamiky

7. Druhý princip termodynamiky

8. Entropie

9. Termodynamické potenciály a identity

10. Modely reálných plynů

11. Joule-Thomsonův pokus

12. Statistický popis ideálního plynu

13. Nechemické systémy a třetí princip termodynamiky

Cíle studia:

Znalosti: porozumění základním tepelným jevům a procesům, které probíhají v chemických a vybraných nechemických termodynamických systémech.

Schopnosti: aplikace matematického a koncepčního aparátu termodynamiky na konkrétní příklady z fyzikální a inženýrské praxe.

Studijní materiály:

Povinná literatura :

1. F. Petrásek. Turistický průvodce: Termika a molekulová, 2026.

Doporučená literatura:

2. Z. Maršák, E. Havránková. Sbírka řešených příkladů z fyziky: Termika a molekulová fyzika, ČVUT v Praze, 2000.

3. S. J. Blundell, K. E. Blundell. Concepts of Thermal Physics, Oxford, 2010.

4. W. Greiner, L. Neise, H. Stöcker. Thermodynamics and Statistical Mechanics, Springer-Verlag, 1997.

5. Y-K. Lim. Problems and Solutions on Thermodynamics and Statistical Physics, World Scientific, 1990.

6. K. Huang. Statistical Physics, Wiley, 1987.

7. F. Reif. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraw-Hill, 1965.

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)
• Matematické inženýrství - Matematická informatika-5248 (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (PS)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)