Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Termodynamika a statistická fyzika

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 480-4019/01
Zkratka TSF
Název předmětu česky Termodynamika a statistická fyzika
Název předmětu anglicky Thermodynamics and Statistical Physics
Kreditů 6
Garantující katedra Katedra fyziky
Garant předmětu doc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D.

Osnova předmětu

1. Základní pojmy termodynamiky, stav termodynamické rovnováhy, první a druhý termodynamický postulát. Vratné a nevratné procesy, kritérium vratnosti procesu.
2. První termodynamický zákon, tepelné kapacity. Druhý termodynamický zákon. Entropie, souvislost entropie s tepelnými kapacitami soustavy.
3. Termodynamické potenciály: vnitřní energie, volná energie, entalpie, Gibbsův potenciál. Gibbsovy – Helmholtzovy rovnice. Závislost termodynamických potenciálů na počtu částic v soustavě. Grandkanonický potenciál. Druhý termodynamický zákon pro nevratné procesy. Podmínky rovnováhy soustavy vyjádřené pomocí termodynamických potenciálů.
4. Pojmy teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky ve statistické fyzice. Základní pojmy a ideje statistické fyziky. Mikrostav, makrostav, ensemble soustav. Ergodická hypotéza. Časový vývoj hustoty pravděpodobnosti.
5. Mikrokanonický ensemble. Entropie a termodynamická pravděpodobnost.
6. Kanonický (Gibbsův) ensemble. Rozdělovací funkce, partiční suma (integrál). Vztahy mezi partiční funkcí a termodynamickými veličinami. Maxwellovo – Boltzmannovo rozdělení rychlostí molekul plynu. Klasický a kvantový harmonický oscilátor.
7. Velký kanonický (grandkanonický) ensemble. Grandkanonická partiční funkce. Přechod ke kvantovým statistikám. Fermiovo – Diracovo rozdělení. Boseovo – Einsteinovo rozdělení. Termodynamické vlastnosti souboru fotonů. Termodynamické vlastnosti souboru volných elektronů v kovu.

E-learning

Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/

Povinná literatura

OBDRŽÁLEK,J.: Úvod do termodynamiky, molekulové a statistické fyziky, MatfyzPress, 2016, ISBN 978-80-7378-287-0

HARDY, R., J., BINEK, CH.: Thermodynamics and Statistical Mechanics, An Integrated Approach, John Wiley&Sons, USA, 2014, ISBN-13 978-1118501009 

SONNTAG, R. E., BORGNAKKE, C., VAN WYLEN, G. J. Fundamentals of Thermodynamics. John Wiley&Sons, USA, 2003, ISBN 0-471-15232-3

Doporučená literatura

AUBIN C.: Statistical Thermodynamics: An Information Theory Approach, Wiley, 2024,ISBN 978-1394162277 

SWENDSEN R. H.: An Introduction to Statistical Mechanics and Thermodynamics, 2ed., Oxford University Press, 2020, ISBN ‎ 978-0198853237

SHELL, M., S.: Thermodynamics and Statistical Mechanics, Cambridge University Press, 2015, ISBN-13 978-1107656789