Fizyka III - Termodynamika, dr Przemysław Chełminiak

Sylabus
WYDZIAŁ FIZYKI
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Instytut/Zakład
Zakład Teorii Ciała Stałego
Stopień/tytuł naukowy
doktor
Imię
Nazwisko
Przemysław
Chełminiak
Kierunek studiów
Specjalność
Biofizyka
Biofizyka molekularna
Fizyka medyczna
Optyka okularowa
Nazwa przedmiotu
Rodzaj zajęć
Fizyka III - Termodynamika
wykład kursowy
Liczba godzin: 30
Rok studiów/tryb II stacjonarny
Rok akademicki/Semestr zimowy
Punkty ECTS
Cele wykładu: Omówienie własności układów fizycznych umożliwiających wyprowadzenie
termodynamiki z mechaniki: niestabilności ruchu i makroskopowości układu. Wyjaśnienie
pojęcia równowagi termodynamicznej. Zdefiniowanie pojęcia entropii, zmiennych, sił i
potencjałów termodynamicznych. Przeanalizowanie podstawowych procesów
termodynamicznych i związanych z nimi przemian energii: pracy, ciepła i dysypacji.
Omówienie podstaw termodynamiki statystycznej, zarówno klasycznej jak i kwantowej.
Przeanalizowanie własności klasycznych i kwantowych gazów doskonałych.
Szczegółowa tematyka zajęć
1. Termodynamiczny opis układu fizycznego (determinizm fizyczny i równania ruchu,
nieodwracalność procesów makroskopowych, niestabilność ruchu jako przyczyna
nieodwracalności, ruch regularny i chaotyczny – odwzorowanie Czirikova, własność
mieszania i dążenie do równowagi termodynamicznej, pojęcie zespołu statystycznego,
prawdopodobieństwo i entropia Boltzmanna-Gibbsa, mechanizm wzrostu entropii, prawo
wielkich liczb, ergodyczność układu i znaczenie czasowego zaniku korelacji) – 25%
2. Stan termodynamiczny (definicja układu termodynamicznego, zmienne
termodynamiczne, równowaga pełna i częściowa, dążenie do stanu równowagi, entropia
Clausiusa – jej własności i postulaty termodynamiki, siły termodynamiczne – temperatura,
ciśnienie, potencjał elektryczny i chemiczny, równanie Eulera, trzy równania stanu
klasycznego gazu doskonałego) – 25%
3. Procesy termodynamiczne (przemiany energii: praca, ciepło, dysypacja, procesy
spontaniczne, adiabatyczne i odwracalne, przemiany energii w układach izotermicznych –
energia swobodna i związana, izotermiczne rozprężanie gazu doskonałego, transformacja
Legendre’a, potencjały termodynamiczne, definicja pojemności i podatności, stabilność
układu termodynamicznego) – 25%
4. Podstawy termodynamiki statystycznej (mikrokanoniczny, kanoniczny i wielki
kanoniczny rozkład prawdopodobieństwa, statystyczna interpretacja termodynamiki, suma
stanów, energia i entropia klasycznego gazu doskonałego, kwantowe gazy doskonałe –
statystyki Bosego-Einsteina i Fermiego-Diraca, termodynamika promieniowania
cieplnego) – 25%
Sposób oceniania (wymagania)
Udział w ocenie
końcowej
ocena ciągła (bieżące przygotowanie do zajęć i aktywność)
śródsemestralne kolokwia pisemne/ustne
końcowe zaliczenie pisemne/ustne
80%
egzamin pisemny
egzamin ustny
kontrola obecności
praca końcowa semestralna/roczna
inne: ocena aktywności w rozwiązywaniu dodatkowych zadań
20%
Literatura podstawowa
1. M. Kurzyński, Fizyka III – Termodynamika, http://www.staff.amu.edu.pl/
~kurzphys/lectures.htm
2. R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów,
Wydawnictwo UKSW, Warszawa 2005.
Literatura rozszerzona
1. F. Reif, Fizyka Statystyczna, PWN, Warszawa 1971.
2. P.W. Atkins, Chemia Fizyczna, PWN, Warszawa 2001.
3. D. Kondepudi, I. Prigogine, Modern Thermodynamics, Wiley, Chichester, 1998.
4. A. I. Anselm, Podstawy Fizyki Statystycznej i Termodynamiki, PWN, Warszawa 1978.