Termika a molekulová fyzika

Garant předmětu:

Petr Jizba

Přednášející:

Filip Petrásek

Cvičící:

Petr Červenka, Filip Petrásek, Stanislav Skoupý, Karla Žertová

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Šíření tepla, kalorimetrie, nultý princip termodynamiky, teplotní roztažnost a rozpínavost látek, jednorozměrné ustálené vedení tepla, přestup a prostup tepla, energetická úspora a zateplení, Fourierův zákon, obecná rovnice vedení tepla, radiální část Laplaceova operátoru, diferenciální formy, metoda jakobiánů, okrajová úloha pro homogenní tyč a kouli, první princip termodynamiky, homogenní chemický systém, ideální plyn, děje v ideálním plynu, druhý princip termodynamiky, tepelná účinnost, Carnotův tepelný stroj, Carnotův teorém I, absolutní teplota, Carnotův teorém II, entropie, entropie ideálního plynu, Gibbsův paradox, termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy, modely reálných plynů, Joule-Thomsonův pokus, Maxwellovo rozdělení rychlostí, termodynamika nechemických systémů, třetí princip termodynamiky.

Požadavky:

1. Pravidelná docházka na cvičení s max. 2 neomluvenými absencemi.

2. Dva zápočtové testy během semestru a jeden souhrnný opravný zápočtový test na začátku zkouškového období. Zápočet je udělen za alespoň 4 body z 8, resp. 5 bodů z 12 po opravném testu.

3. Zkouška zahrnuje 2 teoretické otázky, přičemž výsledná známka je vážený průměr známky z ústní teoretické části a známky ze zápočtových testů během semestru.

Osnova přednášek:

1. Základy tepelných jevů

2. Jednoduché vedení tepla

3. Obecné vedení tepla

4. Diferenciální formy a metoda jakobiánů

5. Prostoročasové vedení tepla

6. První princip termodynamiky

7. Druhý princip termodynamiky

8. Entropie

9. Termodynamické potenciály a identity

10. Reálné plyny

11. Statistický popis ideálního plynu

12. Nechemické systémy a třetí princip termodynamiky

Osnova cvičení:

1. Základy tepelných jevů

2. Jednoduché vedení tepla

3. Obecné vedení tepla

4. Diferenciální formy a metoda jakobiánů

5. Prostoročasové vedení tepla

6. První princip termodynamiky

7. Druhý princip termodynamiky

8. Entropie

9. Termodynamické potenciály a identity

10. Reálné plyny

11. Statistický popis ideálního plynu

12. Nechemické systémy a třetí princip termodynamiky

Cíle studia:

Znalosti: porozumění základním tepelným jevům a procesům, které probíhají v chemických a vybraných nechemických termodynamických systémech.

Schopnosti: aplikace matematického a koncepčního aparátu termodynamiky na konkrétní příklady z fyzikální a inženýrské praxe.

Studijní materiály:

Povinná literatura :

1. F. Petrásek. Turistický průvodce: Termika a molekulová, 2026.

Doporučená literatura:

2. Z. Maršák, E. Havránková. Sbírka řešených příkladů z fyziky: Termika a molekulová fyzika, ČVUT v Praze, 2000.

3. S. J. Blundell, K. E. Blundell. Concepts of Thermal Physics, Oxford, 2010.

4. W. Greiner, L. Neise, H. Stöcker. Thermodynamics and Statistical Mechanics, Springer-Verlag, 1997.

5. Y-K. Lim. Problems and Solutions on Thermodynamics and Statistical Physics, World Scientific, 1990.

6. K. Huang. Statistical Physics, Wiley, 1987.

7. F. Reif. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraw-Hill, 1965.

Poznámka:

Další informace:

MS Teams

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Aplikované matematicko-stochastické metody (volitelný předmět)
• Jaderné inženýrství - Aplikovaná fyzika ionizujícího záření (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (PS)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (PS)
• Jaderná a částicová fyzika (povinný předmět programu)
• Jaderné inženýrství - Jaderné reaktory (PS)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (PS)
• Matematické inženýrství - Matematická informatika (volitelný předmět)
• Matematické inženýrství - Matematické modelování (PS)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)
• jaderné inženýrství - Radioaktivita v životním prostředí (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)