Жаратылыстану- математикалық факультеті

Физика, Статистикалық физика

Бір аптада мысалы 2 кредит сағат (оқу үрдісі кестесі және жұмыс оқу жоспарына сәйкес ауыстырылады), әр кредит-сағат бір байланыс сағаттан (дәріс немесе практика) және екі сағат оқытушының жетекшілігімен студенттің өзіндік жұмысынан (ОЖСӨЖ), студенттің өзіндік жұмысынан (СӨЖ) тұрады.

Кредит саны – 2

Өту орны: № 1 оқу ғимараты, сабақ кестесі бойынша

Оқу жоспарынан көшірме:

Пән бойынша мағлұмат:

Кванттық статистикадағы микроканондық үлестіру. Статистикалық салмақ. Макроскоптық жүйелердің кванттық күйлерінің квазиүздіксіздігі. Кванттық суммаларды фазалық көлем бойынша алынған интегралдарға ауыстыру. Гиббстің канондық және үлкен канондық үлестіруі.

Гиббстің үлкен канондық үлестіруінен тепе – тендік процестер үшін термодинамиканың 1-ші және 2-ші бастамаларын шығару. Ашық және жабық жүйелер үшін термодинамиканың негізгі тендеулері. Больцман принципі. Оны Гиббстің кванттық канондық үлестіруінен шығару. Термодинамиканың 3-ші бастамасы.

Жабық жүйелер термодинамикасы. Термодинамикалық потенциалдар әдісі. Максвелл өрнегі. Якобиандар әдісі. Жылусиымдылықтың термодинамикалық теориясы. Джоуль – Томсон және Джоуль – Гей – Люссак процестері. Суытудың магниттік әдісі. Тепе – тендік сәулелердің термодинамикасы. Термодинамиканың 3-ші бастамасының Планктық түрлемесі. Термодинамиканың 3-ші бастамасынан туатын салдарлар.

Энтропияның арту заңы. Тепе – теңсіздік процестер үшін термодинамиканың 2-ші бастамсы. Клаузиус теңсіздігі. Ең аз жұмыс принципі. Термодинамикалық жүйелердің турлі сыртқы жағдайлар кезіндегі тепе – теңдікте болу шарттары.

Ашық жүйелер термодинамикасы. Химиялық потенциал – термодинамикалық потенциалдардың аддитивтігі. Біртекті функциялар үшін Эйлер теоремасы. Гиббс – Дюгем тендеуі. Ашық термодинамикалық жүйелер тепе – тендігінің шарттары. Гиббстің фаза ережелері. 1-ші текті фазалық ауысулар және Клайперон ө Клаузиус тендеуі.

Әлсіз ерітінділер теориясы. Ертінділердің әлсіздігі туралы үғым. Әлсіз ертіндінің Гиббстің потенциалы. Еріткіш пен еріген заттардың химиялық потенциалдары. Осмостық қысым, Ван-Гофф заңы. Әлсіз ерітіндінің қатты түрге өту және қайнау температураларының өзгерісі. Генри заіы. Рауль заңы. Үлестіру заңы.

Классикалық статистикалық механика. Сиретілген газдар үшін күй теңдеуі. Ван – дер – Ваасльс тендеуі. Максвелл ережесі. Теңүлестіру және вириал теоремалары. Оларды идеал газдар мен қатты денелердің жылу сиымдылық теориясында пайдалану.

Идеал газдар үшін Максвелл – Больцман үлестіруі. Осы статистиканың дұрыстығының шарты. Осы жуықтаудағы статистикалық қосынды есептеу. Максвелл – Больцман статистикасын бір атомды және екі атомды газдарға қолдану.

Ферми - Дирак және Бозе - Эйнштейн статистикасы. Аздап айныған Ферми және Бозе – газ. Бозе – Эйнштейн статистикасын тепе – тендіктегі электромагнит сәуле теориясына қолдану. Сәулені фотондардың идеал газы түрінде қарастыру. Бозе – Эйнштейн статистикасын қатты денелерге қолдану. Қатты денедегі жылулық қозғалысты фонондық идеал газы түрінде қарастыру. Қатты денелер жылусиымдылығының Эйнштейндік және Дебайлық теориялары. Ферми – Дирак статистикасын айныған электрондық газ үшін қолдану (металдардығы электрондар). Металдардағы электрондық газ нөлдік температурада. Фермидің шекаралық энергиясы. Металдардағы элетрондық газ аьсолют нөлге жақын температураларда.

Флуктуация және олардың сандық сипаттамалары туралы. Канондық үлестірудегі энергия флуктуациясы. Тепе – теңдіктегі сәулелер энергиясының флуктуациясы. Гиббстің үлкен канондық үлестіруіндегі бөлшектер сандарының флуктуациясы. Жарықтың газ тәрізді ортадағы шашырау теориясы. Броун қозғалысы. Эйнштейн формуласы.

Пәннің мақсаты: Студенттерге макроскопиялық жүйелердің негізгі термодинамикалық және статистикалық зандылықтары туралы терең және мығым білім берумен бірге ол білімдерді қолданбалы мәселелерге пайдалануды үйрету. Қойылған мәселелерді шешу кезінде термодинамикалық және статистикалық теорияларғы тән түрлі әдістерге айрықша көңіл бөлу.

Оқытуда қойылатын мәселелер: Осы пәнді оқып үйренген студент термодинамика мен статистикалық физиканың негізгі ұғымдарымен негізгі заңдарын білуі тиіс, термодинамика мен статистикалық физикада шешілетің мәселелерді қоя біліп шешу әдістерін үйренуі керек, әрбір жеке физикалық жүйелер параметрлерінің гаусстық және халықаралық бірлік жүйесі бойынша алынған сан мәндерін таба білуі керек.

Осы пәнді оқып үйренуге қажет стандартты басқа пәндер тізімі: термодинамика мен статистикалық физика пәнін терең және дәйекті түрде оқып білу үшін теориялық физиканың барлық басқа салаларын білу қажет: теориялық механика, электродинамика және кванттық механикасын Сонымен бәрге ықтималдық теориясы, дифференциалды теңдеулер теориясы мен математикалық физика әдістерінің негізін білуі қажет.

Термодинамика мен статистикалық физика пәнін теориялық физиканың басқа бөлімдерімен үйлестіру: Трмодинамика мен статистикалық физика заңдарының әмбебаптығы мен кеңдігінің арқасында оларды кез келген бостық дәрежесі көп жүйелерге (макроскоп жүйлерге) қолдануға болады. Сондықтан бүл ғылым механиканың электродинамика мен квант теориясын кеңінен пайдаланады. Олай болса бұл ғылымды аталған пәндермен үйлестіріп отыру керек, яғни соңғылардың заңдылықтарын пайдаланбай бұл ғылым жұмыс жасай алмайды.

№ 1 дәріс

Дәрістің мазмұны: 1.динамикалық және статисалық әдістемелер.

2.феноменологиялық термодинамика және статистикалық физика