Магистратура
2019/2020
Равновесные и неравновесные конденсированные системы
Статус:
Курс по выбору (Физика)
Направление:
03.04.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
1-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Аронин Александр Семенович
Прогр. обучения:
Физика
Язык:
русский
Кредиты:
5
Контактные часы:
48
Программа дисциплины
Аннотация
Целями освоения дисциплины «Равновесные и неравновесные конденсированные системы» являются: • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физики конденсированных сред, • приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы, • формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты, • развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.
Цель освоения дисциплины
- формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физики конденсированных сред,
- приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы,
- формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты,
- развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.
Планируемые результаты обучения
- знает фундаментальные понятия физики твердого тела: условия фазовых равновесий в одно и двухкомпонентных системах, фазовые переходы и их типы, способы получения и характеристики сильно неравновесных состояний
- знает методологию организации и постановку моделирования физических задач по физике конденсированных сред в современных международных лабораториях
- пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач в составе малой группы
- умеет делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов
Содержание учебной дисциплины
- Фазовые равновесия в однокомпонентных системахОсновные понятия и теоремы, используемые при изучении фазовых равновесий: фазы, независимые компоненты, химические потенциалы, правило фаз Гиббса, метастабильные равновесия, правило тройных стыков. T-P диаграммы однокомпонентных систем: уравнения Клапейрона-Клаузиуса и Вант-Гоффа, правило сумм для обхода вокруг тройной точки, критическая точка. T-P-V диаграммы однокомпонентных систем: T-V диаграммы и P-V проекции диаграмм веществ с положительным и отрицательным объемным эффектом плавления, правило рычага для двухфазных областей, изохоры на T-P диаграммах
- Фазовые равновесия в двухкомпонентных системахУсловия термодинамического равновесия двух фаз, метод общей касательной, правило рычага, температурные зависимости кривых свободной энергии жидкости и твердого раствора для диаграмм типа сигары и диаграмм с минимумом и максимумом на кривой плавления. Эвтектическая и перитектическая диаграммы, температурные зависимости кривых свободной энергии, пути кристаллизации и термограммы. Фазовые границы вблизи чистого вещества, монотектические, синтектические и метатектические диаграммы, диаграммы с ретроградным плавлением. Теорема Палатника о соприкосновении фазовых пространств, теорема Райнза, анализ вырожденных фазовых равновесий на экспериментальных T-X диаграммах и вид диаграмм при снятии вырождения. Анализ ошибок на экспериментальных TX диаграммах и возможный вид этих диаграмм.
- Диффузионные и бездиффузионные фазовые переходыФазовые переходы. Связь структурных характеристик с диаграммами фазового равновесия. Механизмы фазовых превращений. Превращение «зарождениерост». Рост без изменения состава Случай диффузионного контроля скорости роста. Распад пересыщенных растворов. Коалесценция по Оставальду. Спинодальный распад. Бездиффузионные фазовые переходы. Условия и особенности прямых и обратных бездиффузионных фазовых переходов. Мартенситная память формы.
- Структура, магнитные и механические свойства материалов в сильно неравновесном состоянии.Формирование структуры сильно неравновесных систем (аморфных, квазикристаллических и нанокристаллических). Структура аморфных, квазикристаллических и нанокристаллических материалов. Эволюция структуры аморфных, квазикристаллических и нанокристаллических материалов при внешних воздействиях (температура, механические напряжения, магнитные поля). Способы получения металлических наноматериалов. Стабильность наноструктуры. Методы исследования структуры сильно неравновесных систем. Магнитные свойства металлических материалов в аморфном и нанокристаллическом состоянии. Температура Кюри, гистерезисные свойства, зависимость от состава и обработки. Магнито-упругие эффекты. Механические свойства аморфных и нанокристаллическитх материалов. Зависимость прочностных и пластических свойств от характеристик структуры.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Теоретическая физика. Т.5, Ч. 1: Статистическая физика, Ландау, Л. Д., 2005
Рекомендуемая дополнительная литература
- Blundell, S. (2001). Magnetism in Condensed Matter. Oxford: OUP Oxford. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=98436
- Wolf, E. L. (2013). Graphene : A New Paradigm in Condensed Matter and Device Physics. Oxford: OUP Oxford. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=653266
- Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1978
- Черенда, Н. Н. (2015). Введение в физику твердого тела №УД-2434/уч. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.BA8D9C63