TSFN

Předmět: Termodynamika a statistická fyzika

Katedra/Zkratka: SLO/TSFN

Rok: 2011 2012

Garant: 'Doc. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.'

Anotace: Pochopit základní metody popisu systémů v termodynamice a statistické fyzice.

Přehled látky:

• První termodynamický zákon, stavové parametry, stavové rovnice, stav termodynamické rovnováhy.
• Teplo. Adiabatický proces. Vratné a nevratné procesy. Tepelná kapacita.Druhý termodynamický zákon, Caratheodoryho princip, absolutní teplota, entropie. Carnotův cyklus.
• Termodynamické potenciály. Jouleův-Thompsonův jev.
• Termodynamika systémů s proměnným počtem částic, chemický potenciál. Grandkanonický potenciál. Gibbsova-Duhemova rovnice. Termodynamické potenciály dielektrik a magnetik.
• Termodynamické potenciály nerovnovážných systémů. Princip vzrůstu entropie. Podmínky termodynamické rovnováhy. Guldbergův-Wageův zákon. Braunův-Le Chatelierův princip. Gibbsovo pravidlo fází.
• Fázové přechody. Fázové přechody prvého druhu. Clausiona-Clapeyronova rovnice. Fázové přechody druhého druhu. Ehrenfestovy rovnice. Landauova teorie fázových přechodů druhého druhu, přechod feromagnetikum-paramagnetikum, Curieův-Weissův zákon.
• Třetí termodynamický princip.
• Popis mnohačásticového systému, fázový prostor, zákony zachování (teorém E. Noetherové). Statistický soubor. Liouvilleův teorém. Ergodický problém, Tolmanova hypotéza. Hustota kvantových stavů.
• Mikrokanonický, kanonický a grandkanonický soubor. Stavová rovnice kanonického systému. Entropie.
• Statistická rozdělení soustavy volných částic, formalizmus druhého kvantování. Grandkanonická partiční funkce, rozdělovací zákony ideálních plynů.
• Ideální Maxwellův-Boltzmannův plyn. Ekvipartiční teorém. Měrná tepla modelových fyzikálních systémů. Chemické reakce v plynové směsi.Ideální fermionový plyn. Elektronový plyn v homogenním magnetickém poli, diamagnetismus, paramagnetismus, Curieův zákon.
• Ideální bosonový plyn. Záření absolutně černého tělesa, Planckův zákon. Fononové systémy, Einsteinův model krystalu, Debyeova teorie měrných tepel.
• Boltzmannův neideální plyn, viriálová stavová rovnice.Einsteinova teorie fluktuací. Onsagerovy relace reciprocity.