|
1. Wstęp do termodynamiki fenomenologicznej: parametry i procesy termodynamiczne. I zasada termodynamiki. Klasyczny gaz doskonały. II zasada termodynamiki. Entropia. Cykl Carnota.
2. Warunki równowagi. Funkcje stanu. Energia Helmholtza. Energia swobodna. Potencjał Gibbsa. Równania Maxwella. Potencjał chemiczny. Równanie stanu van der Waalsa.
3. Przestrzeń fazowa w fizyce klasycznej. Objętość fazowa. Równanie ciągłości. Twierdzenie Liouville’a. Przestrzeń fazowa w fizyce kwantowej. Objętość fazowa oscylatora harmonicznego. Gęstość stanów na jednostkę energii.
4. Prawdopodobieństwo termodynamiczne. Entropia w fizyce statystycznej. Zespół mikrokanoniczny. Zespół kanoniczny. Rozkład Gibbsa.
5. Suma statystyczna. Średnia energia. Związek zespołu kanonicznego z termodynamiką. Zespół wielki kanoniczny. Wielka suma statystyczna. Średnia liczba cząstek. Wielki potencjał termodynamiczny.
6. Klasyczny termodynamiczny gaz doskonały. Entropia. Średnia energia na cząstkę. Ciśnienie. Paradoks Gibbsa. Twierdzenie o ekwipartycji energii.
7. Kwantowe gazy doskonałe. Temperatura degeneracji. Fermiony i bozony. Rozkłady Fermiego-Diraca i Bosego-Einsteina. Granica klasyczna. Rozkład Maxwella-Boltzmanna.
8. Promieniowanie cieplne ciała doskonałe czarnego. Fakty doświadczalne. Funkcja gęstości stanów dla fotonów. Rozkład Plancka. Prawa Wiena i Stefana-Boltzmanna. Równanie stanu gazu fotonowego. Ciepło właściwe i entropia. Proces izotermiczny. Promieniowanie reliktowe.
9. Gaz elektronów swobodnych. Klasyczna teoria przewodnictwa metali. Funkcja gęstości stanów. Gaz elektronowy w temperaturze 0 K. Energia Fermiego. Koncentracja elektronów. Prędkość Fermiego. Gaz elektronowy w temperaturze T > 0 K. Temperatura Fermiego.
10. Półprzewodniki. Struktura pasmowa. Masa efektywna elektronu. Półprzewodniki samoistne. Efektywna gęstość stanów. Położenie poziomu Fermiego. Półprzewodniki domieszkowe.
11. Kondensacja Bosego-Einsteina. Krytyczna temperatura. Potencjał chemiczny. Dopplerowskie spowalnianie atomów. Pułapka magnetyczna. Chłodzenie przez odparowanie. Parametry termodynamiczne KBE.
12. Ciepło właściwe ciał stałych. Model Einsteina. Suma statystyczna niezależnych fononów. Ciepło właściwe w granicy wysokich i niskich temperatur. Model Debye’a. Widmo ograniczone. Gęstość stanów. Energia wewnętrzna. Elektronowe ciepło włąsciwe.
13. Fluktuacje wielkości termodynamicznych. Rozkład Gaussa. Średni kwadrat fluktuacji energii. Fluktuacje w wielkim zespole termodynamicznym. Fluktuacje liczby cząstek. Szum Nyquista. Zasada Landauera.
14. Ruchy Browna. Kwadrat przesunięcia cząstki. Wzór Einsteina-Smoluchowskiego. Błądzenie losowe. Dyfuzja. Współczynnik dyfuzji.
15. Przejścia fazowe. Model Isinga. Parametr porządku. Energia pojedynczego spinu. Energia wewnętrzna. Ciepło właściwe. Teoria Ginzburga-Landaua. Minimalizacja potencjału. Przejście fazowe w polu zewnętrznym. Podatność. Wykładniki krytyczne.
|
