F7070 Statistical Physics and Thermodynamics

Faculty of Science
Spring 2021
Extent and Intensity
2/1/0. 4 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D. (lecturer)
Mgr. Jakub Fišák, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. Mgr. Jiří Krtička, Ph.D.
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 1. 3. to Fri 14. 5. Tue 14:00–15:50 F2 6/2012
  • Timetable of Seminar Groups:
F7070/01: Mon 1. 3. to Fri 14. 5. Thu 12:00–13:50 F3,03015
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
The aim of the lecture is to obtain knowledge of basics of the statistical physics and ability to apply statistical physics to basics physical problems.
Key topics (in Czech)
1. Mikrokanonické rozdělení 2. Kanonické rozdělení a aplikace: Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení rychlostí, ideální plyn, Boltzmannův neideální plyn, záření černého tělesa. 3. Grandkanonické rozdělení a aplikace: Boseho-Einsteinův plyn, Fermiho-Dirackův plyn a nízkoteplotní a vysokoteplotní limity 4. Matice hustoty 5. Boltzmannova rovnice a její aplikace
Approaches, practices, and methods used in teaching
Lectures, tutorials, and homework.
Method of verifying learning outcomes and course completion requirements
The teaching takes place in the form of lectures. The student has to solve three sets of problems. The final course requirements are 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 mikrostavu. 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. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Boltzmannův neideální plyn: popis, aplikace. Soustava s konečným počtem energiových hladin. 4. 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). 5. Boseho-Einsteinův plyn: odvození vztahu pro Landauův potenciál, klasická a relativistická limita, stavové rovnice, Boseho-Einsteinova kondenzace (příčiny, popis, důsledky). 6. Fermiho-Dirackův plyn: odvození vztahu pro Landauův potenciál, klasická a relativistická limita, stavové rovnice, chování pro nízké teploty, aplikace. 7. Operátor matice hustoty: zavedení, čistý a smíšený stav, výpočet středních hodnot veličin, časová závislost operátoru, zavedení pro případ kanonického rozdělení, příklady. 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.
The course is also listed under the following terms Autumn 2007 - for the purpose of the accreditation, Autumn 1999, Autumn 2010 - only for the accreditation, Autumn 2000, Autumn 2001, Autumn 2002, Autumn 2003, Autumn 2004, Autumn 2005, Autumn 2006, Autumn 2007, Autumn 2008, Autumn 2009, Autumn 2010, Autumn 2011, Autumn 2011 - acreditation, spring 2012 - acreditation, Autumn 2012, Autumn 2013, Autumn 2014, Autumn 2015, Autumn 2016, autumn 2017, Spring 2019, Spring 2020, Spring 2022, Spring 2023, Spring 2024, Spring 2025, Spring 2026, Spring 2027.
  • Enrolment Statistics (Spring 2021, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/spring2021/F7070