| 5 ECTS | |
| 30 P + 30 A | |
| 10% primjene e-učenja | |
| Odjel za fiziku (Sceduly) |
| Nositelji: Larisa ZoranićSuradnici: Lucija Krce |
| Ciljevi predmeta |
| Upoznavanje studenata s osnovnim svojstvima i opisom mnogočestičnih sustava kroz koncepte termodinamike i statističke fizike u termodinamičkoj granici, uz usvajanje temeljnih pojmova poput entropije, termodinamičkih potencijala, ansambla, funkcija raspodjela i gustoća vjerojatnosti. Očekuje se kvalitativno razumijevanje eksperimentalno opaženih pojava mikroskopskih fizičkih modela te sposobnost kvantitativnog opisa i rješavanja problema pomoću odgovarajućeg matematičkog formalizma. |
| Uvjeti (kompetencije) za upis predmeta |
| Položeni kolegiji Opće fizike I, II i matematike te odslušani kolegiji Opće fizike III i IV i Klasične mehanike |
| Očekivani ishodi učenja |
| Nakon uspješno savladanog predmeta student će moći: |
| 1. Objasniti temelje statističke fizike (Brownovo gibanje, višečestični sustav, termalizacija, postulat jednakih vjerojatnosti). |
| 2. Izvesti Boltzmannovu raspodjelu, raspraviti svojstva ove raspodjele, te primjenom iste protumačiti ekviparticijski teorem. |
| 3. Formulirati teoriju ansambla. |
| 4. Opisati makroskopske sustave u okviru mikrokanonskog i kanonskog ansambla i izvesti njihove termodinamičke veličine. |
| 5. Usporediti klasični i kvantni statistički opis sustava te raspraviti granice njihove primjenjivosti. |
| 6. Izvesti i primijeniti Fermi-Diracovu i Bose-Einsteinovu raspodjelu, raspraviti uvjete primjenjivosti, te ponašanje u klasičnom limesu. |
| 7. Identificirati i opisati statističku prirodu pojmova i zakona u termodinamici, posebno: entropije, temperature, kemijskog potencijala, termodinamičkih potencijala i particijske funkcije. |
| 8. Usporediti klasičan i kvantni opis idealnog plina i linearnog harmonijskog oscilatora. |
| 9. Formulirati i primijeniti model zračenja crnog tijela i model titranja kristalne rešetke. |
| 10. Opisati i analizirati jako degenerirani elektronski plin. |
| Sadržaj predmeta |
| Satnica razrađena prema tjednom planu: |
| 1.Uvod u kolegij. Termodinamika. Osnovi koncepti statistike i teorije vjerojatnosti. Statističko ponašanje mnogočestičnih sustava. Maxwellova raspodjela. Brownovo gibanje. Termalizacija. |
| 2. Statistički ansambli. Ravnoteža. Funkcija gustoće i gustoće vjerojatnosti. Fazni prostor. Prosječne vrijednosti fizikalnih veličina i particijska funkcija. |
| 3. Mikrokanonski ansambl. Entropija. Uvjeti stabilnosti sustava. |
| 4.Kanonski ansambl. Najvjerojatnija raspodjela. Boltzmannova raspodjela. Lagrangeovi multiplikatori. |
| 5.Idealni plin u kanonskom ansamblu. Usporedba mikrokanonski i kanonski ansambl. Slobodna energija. |
| 6.Objašnjenje drugog zakona termodinamike. Termička svojstva idealnog plina. Zakon jednake raspodjele energije. |
| 7. Klasični harmonički oscilator. |
| 8. Toplinski kapacitet kristalne rešetke, idealnog plina i modela dva stanja. |
| 9. Kvantizacija energijskih nivoa. Identične čestice. Simetrija valnih funkcija. |
| 10. Objašnjenje trećeg zakona termodinamike. Granice klasične statistike. |
| 11. Kvantni harmonički oscilator. |
| 12. Zračenje crnog tijela: Planckova raspodjela. Rayleigh-Jeansova formula, Stefan-Boltzmannov zakon, Wienov zakon. Fotoni. |
| 13. Titranje atoma u kristalima: Einsteinov i Debyeov model. Fononi. |
| 14. Bose-Einsteinova i Fermi-Diracova raspodjela. |
| 15. Funkcija gustoće stanja. Jako degenerirani fermionski sustavi. |
| Vrste izvođenja nastave |
| - Predavanja - Vježbe - Samostalni zadaci |
| Obveze studenata |
| Prisustvo i zalaganje studenata na satu, rješavanje zadataka na satu i kod kuće.Sudjelovanje u raspravama i diskusijama na satu. |
| Praćenje rada studenata (ECTS) |
| - Pohađanje nastave (2) - Kolokviji (1) - Usmeni ispit (2) |
| Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata |
| Znanje se provjerava pismenim i usmenim ispitom. Tijekom nastave se organiziraju kolokviji. Studenti koji ne polože pismeni dio preko kolokvija imaju 4 dodatna ispitna roka za polaganje pismenog dijela. Usmeni ispit se polaže nakon položenog pismenog dijela. |
| Obvezna literatura |
| Statistical mechanics–3rd ed. R. K. Pathria, Paul D. Beale, 2011 Elsevier Ltd. |
| Concepts in thermal physics, S. Blundell and K. M. Blundell, 2006 Oxford University Press |
| Statistička fizika, Z. Glumac, online skripta |
| Izborna literatura |
| Elementary Statistical Physics, C. Kittel, Dover Publications, 2004 |
| Introduction to Statistical Physics, Kerson Huang, Taylor and Francis, 2001. |
| K. Dill and S. Bromberg, Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics, and Nanoscience, Garland Science; 2nd edition (2010) |
| Feynman, The Feynman Lectures on Physics, (poglavlja 39-46), 1963. |
| Znanstveni članci, predavanja |
| Načini praćenja kvalitete |
| Uspješnost izvedbe programa prati se kvalitetom znanja pokazanom na ispitima kao i procjenom pokazanog entuzijazma prema predmetu.Vanjsko vrednovanje obuhvaća studentske ankete.Statistika ispitnih rezultata i studentsko evaluiranje putem anonimne ankete na kraju izvedbe predmeta. Anketa se provodi prema pravilniku Sveučilišta u Splitu |
| Izvedba |
|
Sveučilišni prijediplomski studij • Fizika (obvezni 5. sem.) • Matematika i fizika (obvezni 5. sem.) Sveučilišni diplomski studij • Fizika i informatika; smjer: nastavnički (izborni 1. sem.) |
| Napomene: Vrste nastave (tip): (P) Predavanja; (S) Seminari; (A) Auditorne vježbe; (PK) Vježbe u praktikumu; (L) Laboratorijske vježbe; (M) Metodičke vježbe; (TJ) Vježbe tjelesnog odgoja; (T) Terenske vježbe. Prije početka nastave moguće su rošade izvođača nastave u svrhu optimizacije opterećenja. Prikazana je testna verzija automatskog generiranja informacija. |