Termodynamika a statistická fyzika I

Sylabus

* Základní pojmy termodynamiky

Makroskopický systém, termodynamická rovnováha, charakteristiky rovnovážného stavu, extenzivní a intenzivní proměnné, empirická teplota, stavové rovnice (ideální a van der Waalsův plyn, ideální paramagnet)

* První termodynamický zákon

Práce, vnitřní energie, teplo, první termodynamický zákon, fundamentální termodynamické procesy, tepelné kapacity a další koeficienty lineární odezvy

* Druhý termodynamický zákon

Carnotův cyklus a jiné cyklické děje, vratné a nevratné děje, tepelné stroje; Clausiova, Kelvinova a Caratheodoryova formulace druhého termodynamického zákona; absolutní teplota, Clausiova nerovnost a existence entropie

* Entropie

Vlastnosti entropie jako výchozí axiomy termodynamiky, Pfaffovy formy, fundamentální rovnice; extenzivita entropie otevřených stystémů, entropie a statistická fyzika

* Termodynamické potenciály

Podmínky rovnováhy a stability. Vztahy mezi potenicály a Legendreovy transformace, Maxwellovy relace, homogenita. Teorém maximální práce.

* Fáze a fázové přechody

Fázová rovnováha, chemická rovnováha. Gibbsova pravidla, systém kapalina-plyn, Clausiova-Clapeyronova rovnice, latentní teplo, van der Waalsova rovnice a Maxwellova konstrukce. Spojité fázové přechody a kritické jevy.

* Třetí zákon termodynamický

Planckova a Nernstova formulace, hlavní důsledky.

* Matematická statistika a teorie pravděpodobnosti

Pravděpodobnost, stochastické proměnné,rozdělovací funkce (binomické, Poissonovo, Gaussovo rozdělení), zákon velkých čísel, centrální limitní věta.

* Základní teoretické pojmy statistické fyziky

Fázový prostor, fázový objem, mikroskopické a makroskopické stavy, statistický popis, Boltzmannova entropie. Liovilleův teorém.

* Principy statistického popisu termodynamických dějů

Princip stejných pravděpodobností, mikrokanonický soubor. Interakce systému s tepelnou lázní, kanonický a velký kanonický statistický soubor, fluktuace termodynamických veličin. Gibbsova entropie. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení.

Anotace

Základní pojmy termodynamiky, empirická teplota; první a druhý termodynamický zákon, entropie, absolutní teplota; termodynamické potenciály a Maxwellovy vztahy; třetí termodynamický zákon; systémy s vice fázemi a chemická rovnováha. Základy teorie pravděpodobnosti, rozdělovací funkce ve fázovém prostoru, rovnovážná statistická rozdělení, statistická termodynamika.

Pro 3. roč.