88387
Fizika IV: toplina i osnove statističke fizike
Da
8.0
60
30
0
Fakultet za fiziku
8.0
30(V) + 60(P)
izv. prof. dr. sc. Ivana Jelovica Badovinac
izv. prof. dr. sc. Ivana Jelovica Badovinac (P)
Klaudija Lončarić, mag. educ. phys. et inf., pred. (V)
Ciljevi predmeta:
Upoznavanje s pojmovima i metodama u fizikalnim istraživanjima. Stjecanje temeljnih znanja iz područja topline, te uvod u statističku mehaniku potreban za nastavak studija fizike.
Sadržaj predmeta:
Osnovni pojmovi znanosti o toplini (fenomenološki). Plinski zakoni. Oblici prenošenja topline. Koncepti molekulsko kinetičke teorije topline. Termodinamički zakoni. Koncept entropije. Osnovna i opća termodinamička relacija. Toplinski kapacitet. Termodinamički potencijali. Fazni prijelazi.
Osnove računa vjerojatnosti. Osnovna pretpostavka statističke mehanike. Razlikovanje i nerazlikovanje čestica. Maxwell Boltzmannova raspodjela. Particijska funkcija. Kvantizacija energijskog spektra. Bose-Einsteinova i Fermi-Diracova statistika.
Paić, M. (1994): Toplina i termodinamika
Šips, V. (1990): Uvod u statističku fiziku
Lenac, Z., Šips, V. (1980): Zadaci iz statističke fizike I
Lenac, Z., Šips, V. (1981): Zadaci iz statističke fizike II
1. Definirati osnovne pojmove znanosti o toplini.
2. Primijeniti plinske zakone i jednadžbu plinskog stanja.
3. Analizirati i primijeniti oblike prenošenja topline.
4. Upotrijebiti termodinamičke dijagrame stanja realnih tvari te proračunati njihove osnovne veličine stanja.
5. Izvesti osnovnu jednadžbu termodinamike i jednadžbu energije te ih primijeniti na određivanje drugih korisnih veza među termodinamičkim veličinama.
6. Opisati fazne prijelaze i izvesti Clausius-Clapeyronovu jednadžbu.
7. Usporediti toplinske kapacitete, te izvesti relaciju među njima.
8. Opisati fazni prostor i razlikovati osnovne pretpostavke klasične statističke fizike.
9. Izvesti Maxwellov zakon raspodjele molekula prema translacijskim brzinama i analizirati karakteristične brzine iz te raspodjele.
10. Izvesti Boltzmannovu raspodjelu.
11. Opisati kvantizaciju energijskog spektra.
12. Razlikovati Bose-Einsteinovu i Fermi-Diracovu raspodjelu.
| Tjedan | Datum | Sati | Tema |
| 1. | 4 | Predavanja: Osnovni pojmovi znanosti o toplini. | |
| 2 | Vježbe: Toplinsko širenje čvrstih tijela i tekućina. | ||
| 2. | 4 | Predavanja: Oblici prenošenja topline. Vođenje i konvekcija. | |
| 2 | Vježbe: Toplinski kapacitet. Specifična toplina. | ||
| 3. | 4 | Predavanja: Širenje topline zračenjem. | |
| 2 | Vježbe: Prijenos topline. | ||
| 4. | 4 | Predavanja: Koncepti molekulsko-kinetičke teorije topline. | |
| 2 | Vježbe: Molekulsko-kinetička teorija topline. | ||
| 5. | 4 | Predavanja: Termodinamički zakoni. | |
| 2 | Vježbe: Termodinamički zakoni. | ||
| 6. | 4 | Predavanja: Entropija. Osnovna i opća termodinamička relacija. | |
| 2 | Vježbe: Kružni procesi. Entropija. | ||
| 7. | 4 | Predavanja: Toplinski kapaciteti. Termodinamički potencijali. Fazni prijelazi. | |
| 2 | Vježbe: Termodinamički potencijali. | ||
| 8. | 4 | Predavanja: Osnove računa vjerojatnosti i matematičke statistike. | |
| 2 | Vježbe: Osnove računa vjerojatnosti i matematičke statistike. | ||
| 9. | 4 | Predavanja: Osnovne pretpostavke statističke mehanike. Razlikovanje i nerazlikovanje čestica. | |
| 2 | Vježbe: Prvi kolokvij. | ||
| 10. | 4 | Predavanja: Maxwellova raspodjela molekula prema translacijskim brzinama. | |
| 2 | Vježbe: Maxwellova raspodjela molekula prema translacijskim brzinama. | ||
| 11. | 4 | Predavanja: Kolokvij iz teorije. Boltzmannova raspodjela. | |
| 2 | Vježbe: Boltzmannova raspodjela. | ||
| 12. | 4 | Predavanja: Kvantizacija energijskog spektra. | |
| 2 | Vježbe: Particijska funkcija. | ||
| 13. | 4 | Predavanja: Bose-Einsteinova raspodjela. | |
| 2 | Vježbe: Kvantizacija energijskog spektra. | ||
| 14. | 4 | Predavanja: Fermi-Diracova raspodjela. | |
| 2 | Vježbe: Fermioni i bozoni. | ||
| 15. | 4 | Predavanja: Titranje atoma u kristalu. | |
| 2 | Vježbe: Drugi kolokvij. |
| Aktivnost koja se ocjenjuje | Udio aktivnosti u ECTS bodovima | Maksimalan broj bodova |
| Pohađanje nastave | 3.0 | - |
| Aktivnost u nastavi | 0.5 | 10 |
| Samostalni rad | 0.5 | 5 |
| Kontinuirana provjera znanja | 2.0 | 55 |
| Završni ispit | 2.0 | 30 |
| UKUPNO | 8 | 100 |
Opisi aktivnosti koje se ocjenjuju
Aktivnost u nastavi (maksimalno 10 bodova, vježbe)
Ove bodove student može ostvariti tijekom nastave na temelju procjene asistentice, ako se ističe u radu te ako uspješno riješi zadane zadatke.
Kontinuirana provjera znanja (maksimalno 55 bodova)
Tijekom nastave kolegija na vježbama će biti održana dva kolokvija s numeričkim zadacima (2 x 20 bodova), a na predavanjima 1 kolokvij iz teorije (15 bodova). Uvjet za izlazak na završni ispit je minimalno 15 ostvarenih bodova (od mogućih 40) na kolokvijima s numeričkim zadacima i minimalno 35 ostvarenih bodova (od mogućih 70) tijekom nastave.
Samostalni rad (maksimalno 5 bodova)
Tijekom semestra studenti pišu jednu domaću zadaću, zadanu na predavanjima, za koju mogu dobiti maksimalno 5 bodova.
Završni ispit (maksimalno 30 bodova)
Student može ostvariti maksimalno 30 bodova. Na završnom (usmenom) ispitu student može dobiti bodove prema sljedećim kriterijima:
1 – 7 bodova - zadovoljava minimalne kriterije,
8 – 18 bodova - dobar, ali s primjetnim nedostacima,
19 – 27 bodova - prosječan, s ponekom greškom,
28 – 30 bodova - iznadprosječan, izuzetan odgovor.
Studenti koji skupe 34,9 ili manje ocjenskih bodova tijekom nastave, nisu zadovoljili, ocjenjuju se ocjenom F i moraju ponovo upisati kolegij.
Ukoliko je završni ispit pozitivan, konačna ocjena određuje se zbrajanjem bodova prikupljenih na svim elementima koji su se procjenjivali i donosi se prema sljedećim kriterijima:
90 – 100 bodova A Izvrstan (5)
75 – 89,9 bodova B Vrlo dobar (4)
60 – 74,9 bodova C Dobar (3)
50 – 59,9 bodova D Dovoljan (2)
| ODRŽAVANJE NASTAVE | Vrijeme | Učionica |
| Predavanja | Prema rasporedu | O-153 |
| Vježbe | Prema rasporedu | O-029 |
| Seminar / praktikum |
Ispitni rokovi