CILJ KOLEGIJA:
Stjecanje teorijskog i eksperimentalnog znanja iz osnova statističke fizike i termodinamike, stjecanje operativnog znanja iz metoda rješavanja numeričkih zadataka iz osnova statističke fizike i termodinamike, te postizanje vještine svođenja realnog problema iz osnova statističke fizike i termodinamike na fizički model i postavljanja odgovarajućih jednadžbi.
ISHODI UČENJA:
Po završetku kolegija Opća fizika 4 student će biti sposoban:
1. razviti jednostavni fizički model primjenjiv na rješavanje zadanog problema iz područja statističke fizike i termodinamike;
2. postaviti matematičku formulaciju danog fizičkog modela iz područja statističke fizike i termodinamike;
3. rješavati numeričke zadatke za poznate sustave iz područja statističke fizike i termodinamike;
4. operativno baratati sa statističkim raspodjelama relevantnim za termodinamiku;
5. demonstrirati poznavanje svojstava paramagnetika, idealnog klasičnog plina, te osnova titranja čestica čvrste tvari;
6. demonstrirati poznavanje ravnotežnih i ireverzibilnih procesa;
7. demonstrirati poznavanje rada toplinskih motora;
8. demonstrirati poznavanje osnova realnih plinova i faznih promjena.
PLAN I PROGRAM KOLEGIJA:
Predavanja:
1. Makroskopska, mikroskopska i dostupna termodinamička stanja. Osnovni postulat statističke fizike. Ravnotežno stanje i fluktuacije.
2. Temperatura. Entropija. Kanonska raspodjela. Particijska funkcija. Nulti zakon termodinamike. Ekstenzivne i intenzivne termodinamičke veličine.
3. Temperaturna ljestvica. Srednja kinetička energija i tlak idealnog klasičnog plina. Termometri.
4. Paramagnetizam. Negativna temperatura. Titranje čestica čvrste tvari: Einsteinov i Debyeov model. Toplinski kapacitet.
5. Idealan klasičan plin: particijska funkcija. Fotoelektrični efekt.
6. Kanonska raspodjela u klasičnoj aproksimaciji statističke fizike. Ekviparticijski teorem i njegove primjene. Boltzmannova raspodjela. Raspodjela molekula po brzinama.
7. Toplinsko zračenje. Planckov zakon zračenja crnog tijela.
8. Prvi, drugi i treći zakoni termodinamike. Gotovo ravnotežni i ireverzibilni procesi. Termodinamička ravnoteža.
9. Termodinamičke funkcije stanja. Entalpija i slobodne energije.
10. Maxwellove termodinamičke relacije. Sistemi promjenljivog broja stanja.
11. Termodinamika idealnih plinova. Izotermni, izohorni, izobarni i adijabatski procesi. Maksimalan tehnički koristan rad.
12. Entropija idealnog plina. Smejsa idealnih plinova. Srednji slobodni put.
13. Realni plinovi i van der Waalsova jednadžba. Fazne promjene. Prigušeno protjecanje realnih plinova.
14. Toplinski strojevi: Carnotov kružni proces. Parni stroj, Stirlingov stroj, benzinski i dizelski motori.
15. Prijenosne pojave: prijenos topline, difuzija, viskoznost.
Vježbe:
1. Makroskopska, mikroskopska i dostupna termodinamička stanja.
2. Temperatura. Entropija. Kanonska raspodjela. Particijska funkcija.
3. Srednja kinetička energija i tlak idealnog klasičnog plina.
4. Paramagnetizam. Negativna temperatura. Titranje čestica čvrste tvari. Toplinski kapacitet.
5. Idealan klasičan plin: particijska funkcija. Fotoelektrični efekt.
6. Kanonska raspodjela u klasičnoj aproksimaciji statističke fizike. Ekviparticijski. Boltzmannova raspodjela. Raspodjela molekula po brzinama.
7. Toplinsko zračenje. Planckov zakon zračenja crnog tijela.
8. Prvi, drugi i treći zakoni termodinamike. Gotovo ravnotežni i ireverzibilni procesi. Termodinamička ravnoteža.
9. Termodinamičke funkcije stanja. Entalpija i slobodne energije.
10. Maxwellove termodinamičke relacije. Sistemi promjenljivog broja stanja.
11. Termodinamika idealnih plinova. Izotermni, izohorni, izobarni i adijabatski procesi.
12. Entropija idealnog plina. Smejsa idealnih plinova. Srednji slobodni put.
13. Realni plinovi i van der Waalsova jednadžba. Fazne promjene. Prigušeno protjecanje realnih plinova.
14. Toplinski strojevi: Carnotov kružni proces. Parni stroj, Stirlingov stroj, benzinski i dizelski motori.
15. Prijenosne pojave: prijenos topline, difuzija, viskoznost.
METODE POUČAVANJA:
Predavanja, vježbe, seminari i radionice, samostalni zadaci.
NAČIN PRAĆENJA I PROVJERE:
Redovito pohađanje nastave, seminarski rad, kolokviji, pismeni i usmeni ispit.
UVJETI ZA POTPIS:
Studenti su dužni redovito pohađati predavanja, seminare i vježbe i aktivno sudjelovati u rješavanju problema na vježbama. Nadalje, studenti su dužni položiti dva kolokvija i četiri testa tijekom semestra, odnosno na njima ostvariti najmanje 33% ukupnog broja bodova.
NAČIN POLAGANJA ISPITA:
Završni ispit sastoji se od pismenog i usmenog dijela, konačna je ocjena prosječna vrijednost ocjena dobivenih na svakom od njih. Ocjena pismenog ispita formira na sljedeći način: 0-50% bodova - nedovoljno za prolaz ispita, 51-64% bodova - ocjena dovoljan, 65-77% bodova - ocjena dobar, 78-89% bodova - ocjena vrlo dobar, 90-100% bodova izvrstan.
Dodatne bodove moguće je ostvariti uspješnim rješavanjem domaćih zadaća i nagradnih zadataka. Prolaznu ocjenu iz pismenog ispita moguće je ostvariti i uspješnim rješavanjem kolokvija (uz isti, prije navedeni, kriterij).
|
- F. Reif: Statistical Physics, Berkeley Physics Course, vol. V, McGraw-Hill Book Company, New York, 1967.
Skripta iz kolegija dostupna na sustavu za e-učenje Merlin.
Richard Feynman: Lectures in Physics II, Addison-Wesley Publishing Company, 1964.
Hugh D. Young, Roger Freedman: Sears and Zemansky's University Physics, Pearson Addison-Wesley, 2008.
|
Pristupačnost
