PřF:F7070 Stat. Physics and Thermodyn. - Course Information
F7070 Statistical Physics and Thermodynamics
Faculty of ScienceAutumn 2016
- Extent and Intensity
- 2/1/0. 2 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: zk (examination).
- Teacher(s)
- prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D. (lecturer)
Mgr. Jakub Fišák, Ph.D. (seminar tutor) - Guaranteed by
- prof. RNDr. Jana Musilová, CSc.
Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D.
Supplier department: Department of Theoretical Physics and Astrophysics – Physics Section – Faculty of Science - Timetable
- Mon 19. 9. to Sun 18. 12. Tue 10:00–11:50 F1 6/1014, Tue 12:00–12:50 F1 6/1014
- Prerequisites (in Czech)
- F6040 Thermodynamics and statistical physics || F6082 Thermodynamics and Statistical Physics
- Course Enrolment Limitations
- The course is offered to students of any study field.
- Abstract
- 1. Density operator. 2. Statistical ensemble. 3. Information and statistical entropy. 4. Canonical distribution. 5. Grandcanonical distribution. 6. Partition function. 7. Thermodynamical limit. 8. Ideal gas. 9. Molecular properties of gases. 10. Quantum statistics. 11. Bose gas. 12. Fermi gas. 13. Kinetic equations. 14. Nonequilibrium thermodynamics.
- Key topics
- 1. Density operator. 2. Statistical ensemble. 3. Information and statistical entropy. 4. Canonical distribution. 5. Grandcanonical distribution. 6. Partition function. 7. Thermodynamical limit. 8. Ideal gas. 9. Molecular properties of gases. 10. Quantum statistics. 11. Bose gas. 12. Fermi gas. 13. Kinetic equations. 14. Nonequilibrium thermodynamics.
- Study resources and literature
- Approaches, practices, and methods used in teaching
- Lectures and homework
- Method of verifying learning outcomes and course completion requirements
- The teaching takes place in the form of lectures. The final course requirement the written and oral exam.
- Language of instruction
- Czech
- Teacher's information
- Otázky ke zkoušce: 1. Mikrokanonické rozdělení: předpoklady, princip stejné pravděpodobnosti, výpočet pravděpodobnosti nalezení stavu. Kanonické rozdělení: předpoklady, odvození výpočtu pravděpodobnosti nalezení stavu, výpočet středních hodnot veličin, souvislost s 1. větou termodynamickou, volná energie, statistická suma. Hustota stavů: obecné odvození a příklady. 2. Lineární harmonický oscilátor: statistická suma, volná energie, energie. Záření černého tělesa: vyjádření energie záření v dutině, výpočet celkové volné energie, Planckův vyzařovací zákon a důsledky. 3. Velké kanonické rozdělení: odvození, pravděpodobnost nalezení stavu, grandkanonická partiční funkce, souvislost s 1. větou termodynamickou, Landauův potenciál, neinteragující kvantový plyn (bosony, fermiony, klasická limita, stavové rovnice). 4. Boseho-Einsteinův plyn: odvození vztahu pro Landauův potenciál, klasická a relativistická limita, stavové rovnice, Boseho-Einsteinova kondenzace (příčiny, popis, důsledky). 5. Fermiho-Dirackův plyn: odvození vztahu pro Landauův potenciál, klasická a relativistická limita, stavové rovnice, chování pro nízké teploty, aplikace. 6. Operátor matice hustoty: zavedení, čistý a smíšený stav, výpočet středních hodnot veličin, časová závislost operátoru, zavedení pro případ kanonického rozdělení, příklady. 7. Viriálový a ekvipartiční teorém: odvození a důsledky. Boltzmannův neideální plyn: popis, aplikace. Soustava s konečným počtem energiových hladin. 8. Boltzmannova kinetická rovnice: odvození, srážkový člen, příklady řešení, Boltzmannův H-teorém, kinetická rovnice pro mírně nehomogenní plyn, rovnice přenosu záření.
- Further comments (probably available only in Czech)
- Study Materials
The course can also be completed outside the examination period.
The course is taught annually.
- Enrolment Statistics (Autumn 2016, recent)
- Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/autumn2016/F7070