- Nazwa przedmiotu:
- Fizyka statystyczna i termodynamika
- Koordynator przedmiotu:
- Prof. dr hab. inż. Janusz Hołyst, profesor zwyczajny, jholyst@if.pw.edu.pl
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Fizyka Techniczna
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- 1050-FT000-ISP-FSIT
- Semestr nominalny:
- 5 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. godziny kontaktowe – 62 h; w tym
a) obecność na wykładach – 30 h
b) obecność na ćwiczeniach – 30 h
c) uczestniczenie w konsultacjach – 2 h
2. praca własna studenta – 73 h; w tym
a) przygotowanie do wykładów – 30 h
b) przygotowanie do ćwiczeń – 28 h
c) przygotowanie do egzaminu – 15 h
Razem w semestrze 135 h, co odpowiada 5 pkt. ECTS
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1. obecność na wykładach –30 h
2. obecność na ćwiczeniach – 30 h
Razem w semestrze 60 h, co odpowiada 2 pkt. ECTS
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Razem w semestrze 0 h, co odpowiada 0 pkt. ECTS
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia30h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Znajomość podstaw fizyki i analizy matematycznej
- Limit liczby studentów:
- -
- Cel przedmiotu:
- Celem przedmiotu jest przekazanie studentowi wiedzy na temat układów i procesów termodynamicznych oraz metod i modeli fizyki statystycznej
- Treści kształcenia:
- 1. Miejsce i znaczenie termodynamiki i fizyki statystycznej dla fizyki i techniki: historia badań, przykłady odkryć nagrodzonych przez Fundację Nobla
2. Podstawy termodynamiki; cztery zasady termodynamiki, transformacje Legendra, potencjały termodynamiczne, relacje Maxwella, prawo Hessa, prawo Kirchoffa, zasada pracy maksymalnej, z stabilność układów termodynamicznych, równości i nierówności termodynamiczne, potencjał chemiczny, energia wewnętrzna gazu idealnego, prawo Gibbsa-Duhema, reakcje chemiczne, reguła faz Gibbsa, klasyfikacja przejść fazowych Ehrenfesta, prawo Clausiusa-Clapeyrona
3. Podstawowe pojęcia fizyki statystycznej: przestrzeń fazowa, ergodyczność, stany mikro i stany makro, zespół mikrokanoniczny, kanoniczny i wielki kanoniczny
4. Fizyka statystyczna klasycznego gazu doskonałego, rozkłady Maxwella i Boltzmana
5. Gazy kwantowe: funkcja gęstości stanów, gaz elektronowy, rozkład Fermiego-Diraca, gaz elektronowy, rozkład Bosego-Einsteina, gaz bozonowy, kondensacja Bosego-Einsteina, fotony
6. Układy z oddziaływaniami: model Isinga, przybliżenie pola średniego, przejścia fazowe, zjawisko perkolacji, wykładniki krytyczne, teoria grupy renormalizacyjnej
W ramach ćwiczeń rozwiązywane są przykłady związane z treścią wykładu.
- Metody oceny:
- Egzamin ustny na koniec semestru oraz 2 kolokwia w semestrze na ćwiczeniach.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. A. Zagórski „Fizyka statystyczna"
2. J. Werle, „Termodynamika fenomenologiczna"
3. K. Huang, “Podstawy fizyki statystycznej”
4. H. Römer, T. Filk, „Statistische Mechanik"
5. K.I. Prigogine, „Modern Thermodynamics"
- Witryna www przedmiotu:
- http://efizyka.if.pw.edu.pl/FSiT/
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt FSIT_W01
- Ma podstawową i rozszerzoną wiedzę w zakresie termodynamiki i fizyki statystycznej
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_W02
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_W01, T1A_W01, T1A_W03
- Efekt FSIT_W02
- Ma podstawową i rozszerzoną wiedzę w zakresie wykorzystania termodynamiki i fizyki statystycznej w różnych dziedzinach fizyki i techniki
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_W03
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_W01, T1A_W02
- Efekt FSIT_W03
- Ma wiedzę o tendencjach rozwojowych i najistotniejszych osiągnięciach z zakresu termodynamiki i fizyki statystycznej
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_W04
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_W01, X1A_W03, T1A_W01, T1A_W02
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt FSIT_U01
- Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje na temat termodynamiki i fizyki statystycznej
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_U01
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_U01, X1A_U07, T1A_U01
- Efekt FSIT_U02
- Potrafi określić kierunki dalszego uczenia się i zrealizować proces samokształcenia w zakresie termodynamiki i fizyki statystycznej
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_U04
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_U01, X1A_U04, T1A_U13, T1A_U15
- Efekt FSIT_U03
- Potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania prostych problemów badawczych związanych z termodynamiką i fizyką statystyczną metody analityczne i symulacyjne
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_U06
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_U01, X1A_U02, T1A_U07, T1A_U09
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt FSIT_K01
- Potrafi myśleć i sposób kreatywny i krytyczny na temat układów związanych z termodynamiką i fizyką statystyczną
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_K01
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_K01, X1A_K05, T1A_K01
- Efekt FSIT_K02
- Ma świadomość ważności procesów termodynamicznych i fizyki statystycznej
Weryfikacja: kolokwium/egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
FT1_K03
Powiązane efekty obszarowe:
X1A_K02, T1A_K03