Fizyka B,C V 1101-213BC
Przedmiotem wykładu są podstawowe zagadnienia termodynamiki klasycznej. Omawiane są parametry opisujące stan równowagi termodynamicznej, najważniejsze funkcje stanu i zasady termodynamiki oraz przykłady ich zastosowań. Przy pomocy prostego modelu wprowadza się kilka ważnych pojęć i praw fizyki statystycznej. Wykład jest bogato ilustrowany pokazami. Jego celem jest znaczne rozszerzenie wiedzy wyniesionej ze szkoły i przygotowanie studentów do zaawansowanego kursu termodynamiki i fizyki statystycznej.
Program:
1. Opis układu termodynamicznego. Pojęcie równowagi termodynamicznej. Model Newtona dochodzenia do równowagi termicznej. Zerowa zasada termodynamiki.
2. Skale temperatury i metody jej pomiaru. Międzynarodowa Skala Temperatur. Ciśnienie, prawo Pascala, równanie równowagi hydrostatycznej.
3. Równanie stanu gazu doskonałego. Gazy rzeczywiste. Równanie stanu van der Waalsa. Punkt krytyczny. Powierzchnie p-V-T substancji rzeczywistych. Diagramy fazowe.
4. Pojęcia pracy i ciepła. I zasada termodynamiki.
5. Ciepła molowe. Zasada ekwipartycji energii. Ciepła molowe gazów jednoatomowych, wieloatomowych i ciał stałych. Ciepła przemian fazowych. Pojęcie entalpii.
6. Model Einsteina ciała stałego, pojęcia mikrostanu i makrostanu. Entropia i II zasada termodynamiki.
7. Maszyny cieplne i ich sprawności. Silnik Carnota i Stirlinga. Chłodziarka. Proces Joule'a Thomsona i skraplanie gazów.
8. Rozkład kanoniczny (statystyka Boltzmanna). Ciepło molowe ciał stałych w modelu Einsteina. Wyprowadzenie zasady ekwipartycji.
9. Potencjały termodynamiczne. Energia swobodna i entalpia swobodna. Równanie Clapyrona-Clausiusa równowagi faz.
10. Mieszaniny i roztwory doskonałe. Skraplanie mieszaniny gazów. Zjawisko osmozy. III zasada termodynamiki.
Zalecane jest wcześniejsze zaliczenie następujących przedmiotów: Fizyka BC I (1101-102BC), Fizyka BC II (1101-106BC), Analiza B/C I (1120-101B/C), Analiza B/C II (1120-105B/C).
Do zaliczenia przedmiotu konieczna jest obecność na ćwiczeniach rachunkowych, zaliczenie tych ćwiczeń przez zdobycie 50% punktów w dwóch kolokwiach lub zdobycie 50% punktów z części pisemnej egzaminu oraz zaliczenie części ustnej egzaminu.
Materiały do wykładu znajdują się na stronie internetowej: http://zsjlin.igf.fuw.edu.pl/pfutzner/
Opis sporządził Marek Pfützner, kwiecień 2007.
Rodzaj przedmiotu
Literatura
1. J. Ginter, "Fizyka IV dla NKF", UW, Wydział Fizyki, 1998.
2. M. Kamińska, A. Witowski, J. Ginter "Wstęp do termodynamiki fenomenologicznej", WUW, 2005.
3. R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, "Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów", wyd. UKSW 2005.
4. A.K. Wróblewski, J.A. Zakrzewski, "Wstęp do Fizyki, tom 2, cz. II", PWN, 1991.
5. R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, "Feynmana wykłady z fizyki tom I, cz. 2".
6. D.Halliday,R.Resnick, J.Walker, "Podstawy fizyki, tom 2", PWN 2003.
7. J. Orear, "Fizyka" tom 1.
8. M.W. Zemansky "Heat and Thermodynamics", McGraw-Hill.
9. D.V. Schroeder "An Introduction to Thermal