1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	30
Auditorne vježbe	15

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

CILJEVI PREDMETA: Ciljevi kolegija Statistička fizika su razumijevanje odnosa termodinamike i statističke fizike te usvajanje temeljnih pojmova statističkog opisa sustava u termodinamičkoj granici: entropije, termodinamičkih potencijala, ansambla, jednočestičnih raspodjela, fluktuacija.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:

1. ZNANJE I RAZUMJEVANJE
1.1. demonstrirati poznavanje temeljnih zakona klasične i moderne fizike
1.2. demonstrirati poznavanje važnijih fizikalnih teorija što uključuje logičku i matematičku strukturu, eksperimentalne potvrde i opis povezanih fizikalnih pojava
2. PRIMJENA ZNANJA I RAZUMJEVANJA
2.1. uočiti i opisati bitne aspekte fizikalnih problema
2.2. razmišljati analitički i konstruirati prikladne logičke argumente
2.3. matematički modelirati i rješavati standardne fizikalne probleme
3. STVARANJE PROSUDBI
3.1. kritički procjenjivati argumente, pretpostavke, koncepte, podatke i rezultate znanstvenih istraživanja
4. KOMUNIKACIJSKE SPOSOBNOSTI
4.1. jasno i koncizno prezentirati složene ideje učenicima i kolegama
5. SPOSOBNOST UČENJA
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija
5.2. pratiti razvoj novih spoznaja u fizici i informatici te njihove primjene u nastavi, samostalnim radom kao i sudjelovanjem na stručnim i znanstvenim skupovima
5.3. preuzeti odgovornost za vlastiti stručni napredak i profesionalni razvoj

OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:

Po uspješnom završetku kolegija Statistička fizika student će biti sposoban:
1. pokazati temeljito poznavanje apstraktne termodinamike na elementarnoj razini teorije funkcija više varijabli;
2. objasniti razliku termodinamike i teorijske mehanike, odnosno termalizaciju kao realni fizički proces;
3. opisati ulogu termalizacije i Liouvilleovog teorema u utemeljenju statističke fizike;
4. objasniti fizičku konstrukciju termodinamičkih potencijala, preko energija interakcije sustava i vanjskog svijeta;
5. pokazati temeljito poznavanje statističke interpretacije termodinamičkih potencijala, posebno entropije i Massieuovih funkcija;
6. objasniti ulogu kemijskog potencijala i njegovo kvalitativno ponašanje u klasičnoj i kvantnoj granici;
7. kvalitativno i kvantitativno opisati četiri idealna plina (fermiona, bozona, svjetla, zvuka), u klasičnoj i kvantnoj granici;
8. izložiti osnovna svojstva faznog prijelaza ukapljivanja plina van der Waalsovog pristupa;
Provjera operativne razine razumijevanja je na pismenom, a spoznajne razine na usmenom ispitu.

SADRŽAJ PREDMETA:

1. Termodinamika kao autonomna disciplina
1.1. Uvod. Osnovni pojmovi
1.2. Prvi zakon termodinamike. Strojevi
1.3. Drugi zakon termodinamike. Reverzibilnost i entropija
1.4. Termodinamički potencijali
1.5. Praktični računi
2. Uvod u statističku fiziku
2.1. Osnovna razmatranja
2.2. Ansambl: univerzalni nasumični model
2.3. Veza s termodinamikom
3. Kanonski i velekanonski ansambl
3.1. Kanonski ansambl
3.2. Velekanonski ansambl
3.3. Sume po stanjima kao funkcije izvodnice
3.4. Klasični idealni plin
3.5. Maxwellova raspodjela i ekviparticija energije
4. Kvantna statistička fizika
4.1. Osnovna razmatranja
4.2. Idealni fermionski plin
4.3. Idealni bozonski plin
5. Primjeri i modeli
5.1. Barometrijska formula
5.2. Dvoatomne molekule
5.3. Toplinski kapacitet kristala
5.4. Van der Waalsov model ukapljivanja plina

OBVEZE STUDENATA:

Studenti su dužni položiti dva od tri kolokvija, koji se održavaju tijekom semestra.

OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:

Studenti mogu pristupiti usmenom ispitu ako su položili pismeni. Pismenom ispitu mogu pristupiti ako polože dva od tri kolokvija tokom godine sa prolaznom ocjenom. Ako sva tri polože sa ocjenom 4 ili 5, dobivaju ocjenu više na pismenom ispitu.

1. R. Stowe, An Introduction to Thermodynamics and Statistical Mechanics, Cambridge University Press 2014, ISBN: 9781107694927
2. C. Kittel, Elementary Statistical Physics, Dover 2004, ISBN 0486435148.
3. R. Kubo et al., Statistical mechanics: an advanced course with problems and solutions, North-Holland, Amsterdam 1988, ISBN 0444871039.
4. Skripta: http://www.phy.hr/dodip/notes/statisticka.html

Upis predmeta :
Položen : Klasična mehanika 2
Položen : Osnove fizike 4

Obavezni predmet - Redovni Studij - Fizika i informatika; smjer: nastavnički