Termodynamika a statistická fyzika

Termodynamika a statistická fyzika
1. Úvod do problematiky, základy fenomenologické termodynamiky
Fenomenologický a statistický popis systémů. Stavové parametry, stav termodynamické
rovnováhy. Měření, empirické závislosti. Termodynamické principy.
2. Termodynamika rovnovážných stavů
Teplota, stavová rovnice, vratné a nevratné procesy, entropie, absolutní teplota.
Zobecněné chemické reakce, termodynamické potenciály. Podmínky rovnováhy a fázové
přechody.
3. Počet pravděpodobnosti a základy statistiky
Statistický soubor. Definice pravděpodobnosti, podmíněná pravděpodobnost, statisticky
nezávislé jevy. Distribuční funkce a její charakteristiky. Diskrétní a spojité náhodné
veličiny. Základy kombinatoriky.
4. Základní pojmy statistické fyziky
Fázový, konfigurační a impulsový prostor. Základní statistické soubory (mikrokanonický,
kanonický a grandkanonický). Ergodický teorém. Kvantové principy ve statistické fyzice.
Klasická a kvantová statistika.
5. Statistická interpretace termodynamických zákonů
Statistická interpretace stavových parametrů makrosystémů. Statistické určování
termodynamických potenciálů. Podmínky termodynamické rovnováhy systémů.
Statistická interpretace termodynamických principů.
6. Základní typy rozdělení ideálních systémů
Klasické a kvantově-mechanické soubory ideálních částic. Maxwell-Botzmannovo,
Fermi-Diracovo a Bose-Einsteinovo rozdělení. Meze použitelnosti, limitní přechody ke
klasické fyzice. Systémy se zápornou teplotou.
7. Ideální klasický plyn
Klasický ideální plyn.Stavová rovnice a termodynamické potenciály, ekvipartiční teorém.
Jednoatomový a dvouatomový plyn. Vibrace a rotace molekul, měrná tepelná kapacita.
8. Ideální fermionový a bosonový plyn.
Kovová vazba a elektronový plyn. Měrná tepelná kapacita elektronů, termoemise
elektronů. Záření absolutně černého tělesa.
9. Neideální Boltzmannův plyn
Mezimolekulové interakce. Van der Waalsova rovnice. Rozvoj podle mocnin hustoty,
clastrové integrály, metoda vytvářející funkce. Empirické rovnice reálného plynu.
10. Tepelná kapacita pevných látek
Krystalická struktura. Kmity krystalické mřížky, fonóny. Einsteinova a Debayova
hypotéza.
11. Transportní procesy v pevných látkách
Elektrické vlastnosti kovů a polovodičů. Boltzmannova kinetická rovnice. Mössbauerův
jev.
12. Fluktuace termodynamických veličin
Charakteristika fluktuací termodynamických veličin. Určení fluktuací energie a počtu
částic soustavy. Einsteinova teorie fluktuací. Fyzikální jevy založené na fluktuaci
fyzikálních veličin.
13. Základy termodynamiky nerovnovážných soustav
Termodynamicky nerovnovážné soustavy. Boltzmannova kinetická rovnice.
Termodynamika nevratných procesů, princip lokální rovnováhy. Lineární termodynamika,
Onsagerovy relace reciprocity.
Doporučená literatura
KVASNICA, J.:Statistická fyzika, SNTL, Praha 1985
KVASNICA, J.:Termodynamika, SNTL, Praha 1965
LANDAU, L., D., LIFŠIC, E., M.: Statističeskaja fizika, Teoretičeskaja fizika, díl V., Moskva
1964
FEYMANN, R., P., LEIGHTON, R., B., SANDA, M.: Feymannové prednášky z fyziky, díl 2., Alfa,
Bratislava 1990
DEKKER, A., J. : Fyzika pevných látek , Academia, Praha 1966
ČULÍK, F., NOGA, J.: Úvod do statistickej fyziky a termodynamiky, Alfa, SNTL , Bratislava
1982
LEVIČ, V., G.: Úvod do statistické fyziky, ČSAV, Praha 1954