Termodynamika statystyczna 310-CS2-1TEST

Wskaźniki ilościowe:

Punkty ETCS: 1
Liczba godzin: 15h wykładów
Bilans nakładu pracy studenta
Całkowity nakład pracy studenta związany z zajęciami 25h.
Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela 16 godzin, co odpowiada 0.6 pkt ECTS oraz nakład pracy studenta, który nie wymaga bezpośredniego udziału nauczyciel 9 godz., co odpowiada 0.4 pkt ECTS.

W cyklu 2025:

1. Podstawy rachunku prawdopodobieństwa i kombinatoryki, rozkłady statystyczne (normalny, dwumianowy etc.), centralne twierdzenie graniczne, wzór Stirlinga.
2. Podstawy klasycznej mechaniki statystycznej - przestrzeń fazowa, zespół, średnie po zespole, twierdzenie Liouville’a, mikrostany, hipoteza jednakowego
prawdopodobieństwa, makrostan, stan równowagi statystycznej, zespół
mikrokanoniczny.
3. Rozkład Boltzmanna. Funkcja podziału (suma stanów). Molekularna i kanoniczna suma stanów. Zastosowanie sum stanów do znajdowania wartości funkcji termodynamicznych układu. Rozkład Maxwella-Boltzmanna.
4. Rozkład mikrokanoniczny i związek jego parametrów z wielkościami termodynamicznych. Wyprowadzenie i interpretacja termodynamiczna rozkładu kanonicznego Gibbsa. Definicja entropii – wzory Boltzmanna i Gibbsa, termodynamiczna temperatura bezwzględna. Zasada ekwipartycji energii, twierdzenie o wiriale, hipoteza ergodyczna, energia i pojemność cieplna gazów klasycznych.
5.Całkowita suma stanów gazu doskonałego oraz rzeczywistego. Obliczanie komponentu translacyjnego, wibracyjnego, rotacyjnego oraz elektronowego.
6. Zastosowanie metod statystycznych w kinetyce chemicznej - Teoria Stanu Przejściowego, równanie Eyringa.

Rodzaj przedmiotu

obowiązkowe

Założenia (opisowo)

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami termodynamiki statystycznej, ze szczególnym naciskiem na jej zastosowanie do znajdowania wielkości przydatnych w codziennej praktyce chemika, takich jak funkcje termodynamiczne lub stałe szybkości reakcji chemicznych.

Koordynatorzy przedmiotu

Artur Ratkiewicz

Liczba godzin zajęć zdalnych

Zajęcia są prowadzone w całości w sali wykładowej.

Efekty kształcenia

Wiedza
KP7_WG1 Student zna zagadnienia chemii fizycznej w zakresie rozszerzonym, w szczególności podstawy rachunku prawdopodobieństwa i mechaniki statystycznej, pojęcia mikrostanu, makrostanu, rozkładów statystycznych oraz zasady opisu układów wielocząsteczkowych.

KP7_WG3 Student rozumie zagadnienia matematyczne niezbędne do modelowania układów statystycznych, takie jak rozkłady prawdopodobieństwa, centralne twierdzenie graniczne, wzór Stirlinga oraz podstawy kombinatoryki stosowanej w statystycznym opisie materii.

KP7_WG4 Student zna i rozumie funkcję podziału oraz jej komponenty (translacyjny, rotacyjny, wibracyjny, elektronowy), zna techniki obliczeniowe pozwalające na wyznaczanie wielkości termodynamicznych z sum stanów oraz stosować rozkłady Boltzmanna i Gibbsa.

KP7_WG5 Student zna zasady nowoczesnego opisu termodynamicznego układów chemicznych opartego na mechanice statystycznej, w tym pojęcie entropii w ujęciu Boltzmanna i Gibbsa, zasadę ekwipartycji, twierdzenie o wiriale oraz podstawy kinetyki statystycznej (TST, równanie Eyringa).

Umiejętności
KP7_UW4 Student potrafi analizować problemy z zakresu termodynamiki statystycznej oraz stosować wiedzę chemiczną i matematyczną do obliczeń wielkości termodynamicznych na podstawie sum stanów oraz do interpretacji rozkładów statystycznych.

KP7_UW6 Student potrafi opracowywać wyniki obliczeń statystycznych i termodynamicznych, stosować odpowiednie techniki analityczne oraz krytycznie oceniać poprawność uzyskanych zależności i założeń modelowych.

Kryteria oceniania

Egzamin pisemny.

Literatura

1. F. Reif, Fizyka statystyczna, PWN,Warszawa 1973
2. K. Pigoń, Z. Ruziewicz Chemia fizyczna. Tom 2. Fizykochemia molekularna Warszawa 2007
3. K Huang Podstawy fizyki statystycznej, PWN, Warszawa 2010

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 310-CS2-1TEST w USOSweb