Бакалавриат
2024/2025
Статистическая физика
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Кто читает:
Департамент физики
Где читается:
Школа информатики, физики и технологий
Когда читается:
4-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Язык:
русский
Кредиты:
4
Программа дисциплины
Аннотация
Дисциплина направлена на получение студентами знаний в области статистического описания равновесных систем, термодинамики, а также неравновесных процессов методами физической кинетики. Важность курса для физических специальностей обоснована тем, что в основе любых наблюдаемых макроскопических явлений природы проявляется микроскопическая структура строения вещества. Для освоения учебной дисциплины «Статистическая физика студент должен иметь хорошую базовую подготовку в объеме университетского курса общей физики.
Цель освоения дисциплины
- Получение знаний в области статистического описания равновесных систем, термодинамики, а также неравновесных процессов методами физической кинетики.
Планируемые результаты обучения
- Знает отличие распределения Ферми- Дирака, Бозе-Эйнштейна и Максвелла-Больцмана; друг от друга, описывать термодинамические функции квантового идеального газа; умеет описывать вырожденный Ферми-газ и вырожденный Бозе-газ
- Умеет записывать оптическое уравнение Блоха для «двухуровневого» атома, квантовые уравнения Гейзенберга-Ланжевена
- Умеет записывать распределение Гаусса и флуктуации основных термодинамических величин; описывать спектральное разложение флуктуаций
- Умеет записывать решение уравнения Больцмана в приближении Энскога- Чепмена
- Умеет записывать уравнения для одночастичной функции распределения и кинетическое уравнение Больцмана; знает равновесное решение и распределение Максвелла- Больцмана, свойства интеграла столкновений
- Умеет формулировать второе начало термодинамики, описывать двухатомный идеальный газ, неидеальный газ, проводит разложение по степеням плотности, знает формулу Ван-дер-Ваальса; умеет проводить термодинамическое описание систем с переменным числом частиц
- Формулирует и доказывает теорему Лиувилля; умеет описывать микроканоническое распределение; владеет понятиями энтропии и температуры микроканонического ансамбля; знает понятия канонического и большое канонического распределения
Содержание учебной дисциплины
- Тема 1. Основные принципы статистической физики
- Тема 2. Статистические основы термодинамики
- Тема 3. Теория квантовых идеальных газов
- Тема 4. Теория флуктуаций
- Тема 5. Кинетическое уравнение Больцмана
- Тема 7. Квантовое кинетическое уравнение
- Тема 6. Уравнения газодинамики
Элементы контроля
- Домашнее заданиеДомашнее задание выдается студентам в одном варианте и состоит из 10 задач. За решение каждой задачи студент получает 2 балла. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
- ЭкзаменПисьменный экзамен проводится в форме ответов на вопросы экзаменационного билета. Экзаменационный билет содержит два вопроса из перечня вопросов к экзамену и 1 одну задачу. На подготовку ответа выделяется 3 часа.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Roberto Piazza. (2016). Statistical Physics : A Prelude and Fugue for Engineers (Vol. 1st ed. 2017). Springer.
- Ефремов, Ю. С. Статистическая физика и термодинамика : учебное пособие для академического бакалавриата / Ю. С. Ефремов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 209 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-05152-0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/438850 (дата обращения: 28.08.2023).
Рекомендуемая дополнительная литература
- Tanaka, T. (2002). Methods of Statistical Physics. Cambridge University Press.