Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г



Скачать 91.61 Kb.
Дата31.12.2012
Размер91.61 Kb.
ТипУчебная программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра распространения радиоволн и радиоастрономии


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.

Учебная программа
Дисциплины Б3.Б5 «Термодинамика и статистическая физика»
по направлению 011800 «Радиофизика»

Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Цель курса - сформировать у студентов современное представление об основных методах статистического и термодинамического (феноменологического) описания свойств равновесных и неравновесных макроскопических систем, состоящих из большого числа частиц.
2. Место дисциплины в структуре программы бакалавра

Дисциплина «Термодинамика и статистическая физика» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика», преподается в 6 семестре.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах образовательной программы бакалавра по направлению «Радиофизика»: модули «Математика» и «Общая физика» базовой части цикла математических и естественнонаучных дисциплин.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате освоения дисциплины «Термодинамика и статистическая физика» формируются следующие компетенции:

  • способность собирать, обобщать и интерпретировать с использованием современных информационных технологий информацию, необходимую для формирования суждений по соответствующим специальным и научным проблемам (ОК-11);

  • способность к правильному использованию общенаучной и специальной терминологии (ОК-12);

  • способность использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);

  • способность применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2);

  • способность понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной аппаратуры и оборудования (ПК-3);

  • способность использовать основные методы радиофизических измерений (ПК-4);

  • способность к профессиональному развитию и саморазвитию в области радиофизики и электроники (ПК-6).


В результате изучения студенты должны:

  • Знать основные классические статистические распределения для равновесных систем, основные постулаты термодинамического (феноменологического) описания равновесного состояния макроскопических систем.

  • Уметь выводить основные общие соотношения между термодинамическими величинами.


  • Иметь представление о свойствах необратимых процессов приближения к термодинамическому равновесию и условиях равновесия и устойчивости термодинамических систем.


4.Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

Общая трудоемкость дисциплины

72

6

Аудиторные занятия

34

34

Лекции

34

34

Практические занятия (ПЗ)







Семинары (С)







Лабораторные работы (ЛР)







Другие виды аудиторных занятий







Самостоятельная работа

38

38

Курсовой проект (работа)







Расчетно-графическая работа







Реферат







Другие виды самостоятельной работы







Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

зачет

зачет


5. Содержание дисциплины.

5.1 Разделы дисциплины и виды занятий.


№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1.

Введение.

2







2.

Основы классической статистики.

6







3.

Термодинамическое описание равновесных систем.

16







4.

Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем.

5







5.

Фазовые переходы.

3







6.

Распределение Максвелла-Больцмана.

2








5.2. Содержание разделов дисциплины.
Раздел 1. Введение.
Раздел 2. Основы классической статистики.

Фазовое пространство. Функция статистического распределения. Ансамбль Гиббса. Уравнение Лиувилля. Равновесный статистический ансамбль. Микроканоническое распределение. Каноническое распределение Гиббса. Связь между микроканоническим и каноническим распределениями. Статистическое определение энтропии равновесной системы.

Раздел 3. Термодинамическое описание равновесных систем.

Изменение состояния. Процесс. Свойства теплоизолированных процессов. Первый принцип термодинамики. Нулевое начало термодинамики. Температура. Теплоемкость. Политропические процессы. Второй принцип термодинамики. Его статистическое обоснование. Термодинамическое определение энтропии. Свободная энергия. Теорема о равномерном распределении кинетической энергии по степеням свободы и теорема о вириале. Классическая теория теплоемкостей. Некоторые следствия принципов термодинамики. Характеристические функции. Соотношения между производными от термодинамических величин. Термодинамическая шкала температур. Термодинамика диэлектриков и магнетиков. Магнитное охлаждение. Связь энтропии с вероятностью. Принцип возрастания энтропии. Неравенство Клаузиуса. Превращение тепла в работу. Цикл Карно. Теоремы Карно. Расширение газа в пустоту. Выравнивание температур при теплообмене. Встречная диффузия газов. Парадокс Гиббса. Процесс Джоуля-Томсона. Термодинамика систем с переменным числом частиц. Функция распределения для системы с переменным числом частиц в термостате.
Раздел 4. Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем.

Устойчивость изолированной системы. Закрытая система в термостате. Устойчивость системы с переменным числом частиц. Устойчивость тела во внешней среде. Условия равновесия двухфазной однокомпонентной системы. Правило фаз Гиббса. Критическая точка.
Раздел 5. Фазовые переходы.

Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клайперона-Клаузиуса. Метастабильные состояния. Фазовые переходы второго рода. Теория Ландау.
Раздел 6. Распределение Максвелла-Больцмана.

Распределение Максвелла. Распределение Максвелла-Больцмана для идеального газа.
6. Лабораторный практикум

Не предусмотрен.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1 Рекомендуемая литература

а) основная литература:

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Ч.I.М. Наука, 1976, 584 стр.

2. Румер Ю.Б., Рывкин М.Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М. Наука, 1977, 552 стр.

3. Базаров И.П. Термодинамика. М. Высшая школа, 1991, 343 стр.

4. Терлецкий Я.П. Статистическая физика. М. Высшая школа, 1994, 280 стр.

5. Климонтович Ю.Л. Статистическая физика. М. Наука, 1982, 608 стр.

6. Ансельм А.И. Основы статистической физики и термодинамики. М. Наука, 1973, 424 стр.

7. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. М. Наука, 1983, 416 стр.
б) дополнительная литература:

1. Левич В.Г. Курс теоретической физики. Т.I. М.: Наука, 1969, 912 стр.

2. Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. М.: Наука, 1971, 416 стр.
8. Вопросы для контроля

  1. Сравнение микроканонического и канонического распределений.

  2. Энтропия равновесной системы.

  3. Ансамбль Гиббса. Уравнение Лиувилля.

  4. Микроканоническое распределение для изолированной системы.

  5. Каноническое распределение для системы в термостате.

  6. Первый принцип термодинамики. Внутренняя энергия.

  7. Нулевое начало термодинамики. Температура.

  8. Теплоемкость. Политропические процессы.

  9. Второй принцип термодинамики. Его статистическое обоснование.

  10. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы.

  11. Классическая теория теплоемкостей идеального газа и твердого тела.

  12. Соотношение между и .

  13. Характеристические функции F,Ф,I.

  14. Магнитокалорический эффект.

  15. Принцип возрастания энтропии.

  16. Неравенство Клаузиуса. Превращение тепла в работу.

  17. Расширение в пустоту. Выравнивание температур.

  18. Встречная диффузия двух газов. Парадокс Гиббса.

  19. Процесс Джоуля-Томсона.

  20. Химический потенциал. Большой термодинамический потенциал.

  21. Большое каноническое распределение для системы с переменным числом частиц в термостате.

  22. Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем.

  23. Равновесие тела во внешней среде.

  24. Распределение Максвелла.

  25. Распределение Больцмана.


9. Критерии оценок


Зачтено

Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям.

Не зачтено

Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытаний


10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Не предусмотрена.

Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 011800 «Радиофизика»

Автор программы_________________ Гавриленко В.Г.

Программа рассмотрена на заседании кафедры 30 марта 2011 г. протокол № 5

Заведующий кафедрой ___________________ Гавриленко В.Г.

Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10

Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.

Похожие:

Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины 04 «Физика лазеров» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Целью дисциплины является формирование у студента представления о физических основах функционирования лазеров, основных типах лазеров,...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины р11 «Физика твердого тела» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Цель курса сформировать у студентов современное представление об основных физических процессах в твердых телах. Рассматриваются процессы,...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины б7 «Физика сплошных сред» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Основное внимание при чтении лекций и проведении практических занятий уделяется наглядной интерпретации задач, при использовании...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины б4 «Электродинамика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Курс «Электродинамика» и является одним из важнейших разделов теоретической физики
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины б8 «Линейная алгебра» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Дисциплины направлено на изучение разделов линейной алгебры, необходимых для понимания других разделов математики и физики
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины 10 «Фрактальная динамика биосистем» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Целью курса является краткое ознакомление с современными методами фрактального и мультифрактального анализа, основами теории перколяции,...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины 06 «Введение в радиоастрономию» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Цель курса сформировать у магистрантов представление о современной радиоастрономии, об её задачах, методах, инструментах и месте...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины б6 «Теория колебаний» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Цель курса – показать студентам, как можно распознавать в сложных, на первый взгляд, колебательно-волновых процессах в конкретных...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины 03 «Компьютерные методы анализа электрических цепей» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород
Дисциплины направлено на обучение студентов анализу радиотехнических цепей, подготовка специалистов к практическому применению полученных...
Учебная программа Дисциплины б5 «Термодинамика и статистическая физика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г iconУчебная программа Дисциплины р1 «Векторный и тензорный анализ» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г
Векторный и тензорный анализ направлено на ознакомление студентов с математическими объектами, составляющими необходимую и важную...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org