CILJEVI PREDMETA: Ciljevi predmeta su stjecanje teorijskog i eksperimentalnog znanja iz osnova statističke fizike i termodinamike, stjecanje operativnog znanja iz metoda rješavanja numeričkih zadataka iz osnova statističke fizike i termodinamike, te postizanje vještine svođenja realnog problema iz osnova statističke fizike i termodinamike na fizički model i postavljanja odgovarajućih jednadžbi.
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:
1. Znanje i razumijevanje:
1.1. formulirati i obrazložiti temeljne zakone fizike što uključuje mehaniku, elektromagnetizam i termodinamiku;
2. Primjena znanja i razumijevanja:
2.1. razviti način razmišljanja koji omogućava postavljanje modela ili prepoznavanje i primjenu postojećih modela u traženju rješenja za konkretne fizikalne i analogne probleme;
2.2. prepoznati analogije u situacijama koje su fizikalno različite, kao i u situacijama analognim fizikalnima te iskoristiti poznata rješenja u novim problemima;
5. Sposobnost učenja:
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija što podrazumijeva dobro poznavanje engleskog kao jezika struke;
OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:
Po uspješnom završetku kolegija Opća fizika 4 student će biti sposoban:
1. razviti jednostavni fizički model primjenjiv na rješavanje zadanog problema iz područja statističke fizike i termodinamike;
2. postaviti matematičku formulaciju danog fizičkog modela iz područja statističke fizike i termodinamike;
3. rješavati numeričke zadatke za poznate sustave iz područja statističke fizike i termodinamike;
4. operativno baratati sa statističkim raspodjelama relevantnim za termodinamiku;
5. demonstrirati poznavanje svojstava paramagnetika, idealnog klasičnog plina, te osnova titranja čestica čvrste tvari;
6. demonstrirati poznavanje ravnotežnih i ireverzibilnih procesa;
7. demonstrirati poznavanje rada toplinskih motora;
8. demonstrirati poznavanje osnova realnih plinova i faznih promjena.
SADRŽAJ PREDMETA:
Predavanja:
1. tjedan: Makroskopska, mikroskopska i dostupna termodinamička stanja. Osnovni postulat statističke fizike. Ravnotežno stanje i fluktuacije.
2. tjedan: Temperatura. Entropija. Kanonska raspodjela. Particijska funkcija. Nulti zakon termodinamike. Ekstenzivne i intenzivne termodinamičke veličine.
3. tjedan: Temperaturna ljestvica. Srednja kinetička energija i tlak idealnog klasičnog plina. Termometri.
4. tjedan: Paramagnetizam. Negativna temperatura. Titranje čestica čvrste tvari: Einsteinov i Debyeov model. Toplinski kapacitet.
5. tjedan: Idealan klasičan plin: particijska funkcija. Fotoelektrični efekt.
6. tjedan: Kanonska raspodjela u klasičnoj aproksimaciji statističke fizike. Ekviparticijski teorem i njegove primjene. Boltzmannova raspodjela. Raspodjela molekula po brzinama.
7. tjedan: Toplinsko zračenje. Planckov zakon zračenja crnog tijela.
8. tjedan: Prvi, drugi i treći zakoni termodinamike. Gotovo ravnotežni i ireverzibilni procesi. Termodinamička ravnoteža.
9. tjedan: Termodinamičke funkcije stanja. Entalpija i slobodne energije.
10. tjedan: Maxwellove termodinamičke relacije. Sistemi promjenljivog broja stanja.
11. tjedan: Termodinamika idealnih plinova. Izotermni, izohorni, izobarni i adijabatski procesi. Maksimalan tehnički koristan rad.
12. tjedan: Entropija idealnog plina. Smejsa idealnih plinova. Srednji slobodni put.
13. tjedan: Realni plinovi i van der Waalsova jednadžba. Fazne promjene. Prigušeno protjecanje realnih plinova.
14. tjedan: Toplinski strojevi: Carnotov kružni proces. Parni stroj, Stirlingov stroj, benzinski i dizelski motori.
15. tjedan: Prijenosne pojave: prijenos topline, difuzija, viskoznost.
Vježbe:
1. tjedan: Makroskopska, mikroskopska i dostupna termodinamička stanja.
2. tjedan: Temperatura. Entropija. Kanonska raspodjela. Particijska funkcija.
3. tjedan: Srednja kinetička energija i tlak idealnog klasičnog plina.
4. tjedan: Paramagnetizam. Negativna temperatura. Titranje čestica čvrste tvari. Toplinski kapacitet.
5. tjedan: Idealan klasičan plin: particijska funkcija. Fotoelektrični efekt.
6. tjedan: Kanonska raspodjela u klasičnoj aproksimaciji statističke fizike. Ekviparticijski. Boltzmannova raspodjela. Raspodjela molekula po brzinama.
7. tjedan: Toplinsko zračenje. Planckov zakon zračenja crnog tijela.
8. tjedan: Prvi, drugi i treći zakoni termodinamike. Gotovo ravnotežni i ireverzibilni procesi. Termodinamička ravnoteža.
9. tjedan: Termodinamičke funkcije stanja. Entalpija i slobodne energije.
10. tjedan: Maxwellove termodinamičke relacije. Sistemi promjenljivog broja stanja.
11. tjedan: Termodinamika idealnih plinova. Izotermni, izohorni, izobarni i adijabatski procesi.
12. tjedan: Entropija idealnog plina. Smejsa idealnih plinova. Srednji slobodni put.
13. tjedan: Realni plinovi i van der Waalsova jednadžba. Fazne promjene. Prigušeno protjecanje realnih plinova.
14. tjedan: Toplinski strojevi: Carnotov kružni proces. Parni stroj, Stirlingov stroj, benzinski i dizelski motori.
15. tjedan: Prijenosne pojave: prijenos topline, difuzija, viskoznost.
OBVEZE STUDENATA:
Studenti su dužni redovito pohađati predavanja, seminare i vježbe i aktivno sudjelovati u rješavanju problema na vježbama. Nadalje, studenti su dužni položiti dva kolokvija i četiri testa tijekom semestra, odnosno na njima ostvariti najmanje 33% ukupnog broja bodova.
OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:
Završni ispit sastoji se od pismenog i usmenog dijela, konačna je ocjena prosječna vrijednost ocjena dobivenih na svakom od njih. Ocjena pismenog ispita formira na sljedeći način: 0-50% bodova - nedovoljno za prolaz ispita, 51-64% bodova - ocjena dovoljan, 65-77% bodova - ocjena dobar, 78-89% bodova - ocjena vrlo dobar, 90-100% bodova izvrstan. Dodatne bodove moguće je ostvariti uspješnim rješavanjem domaćih zadaća i nagradnih zadataka. Prolaznu ocjenu iz pismenog ispita moguće je ostvariti i uspješnim rješavanjem kolokvija (uz isti, prije navedeni, kriterij).
|
- H.D.Young and R.A. Freedman: University Physics, Pearson-Addison Wesley, San Francisco, 2004.
- E.H. Wichmann Kvantna fizika (Udžbenik fizike Sveučilišta u Berkeleyu 4), Tehnička knjiga, Zagreb, 1988.
F. Reif, Berkeley Physics Course 5 (Statistical Physics), MacGraw-Hill,New York, 1967
|
Pristupačnost
