Фазовые переходы и физическая кинетика (стр. 3 )

Планирование самостоятельной работы студентов на 3-й семестр

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.	Фазовые переходы в неравно­вес­ных системах.	1.Работа с учеб­ной литературой. 2.Выполнение до­машних заданий. 3.Проработка лек­ций.	Доклад-презентация	1-6	24
	Всего по модулю 1:	1-6	24
Модуль 2
2.	Метастабильные состояния.	-"-"-	-"-"-	7-12	24
	Всего по модулю 2:	7-12	24
Модуль 3
3.	Фазовые переходы в двумерных системах.	-"-"-	-"-"-	13-18	24
	Всего по модулю 3: 13-18	24
	ИТОГО:	72

Содержание дисциплины.

2-й семестр.

Модуль 1.

1.1. Типы фазовых переходов. Фаза, равновесие фаз, фазовые переходы, фазовые диаграммы. Химический потенциал. Фазовые переходы первого и второго рода. Правило фаз Гиббса. Примеры.

1.2. Фазовые переходы 1-го рода. Условия равновесия фаз. Скрытая теплота фазового перехода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Критическая точка. Свойства вещества вблизи критической точки.

Модуль 2.

2.1. Фазовые переходы 2-го рода. Примеры фазовых переходов 2-го рода. Уравнения Эренфеста. Теория Ландау. Скачок теплоемкости. Изменение сим­метрии кристаллической решетки. Точка Кюри. Термодинамика сверх­про­во­дящего перехода.

2.2. Физическая кинетика. Уравнение Смолуховского. Принцип деталь­но­го равновесия. Уравнение Фоккера-Планка. Уравнение кинетического балан­са. Кинетическое урав­нение Больцмана. Законы сохранения и закон возраста­ния энтропии. Локальное распределение Максвелла-Больцмана.

Модуль 3.

3.1. Кинетика фазовых переходов 1-го рода. Образование зародышей. Ки­нетическая функция распределения зародышей по размерам. Критический раз­мер зародыша. Стадия нуклеации. Процесс коалесценции. Модель кинетики фа­зового перехода, основанная на решении уравнения Фоккера-Планка. Осо­бен­­нос­ти реальных процессов нуклеации и коалесценции.

3.2. Кинетика фазовых переходов 2-го рода. Обобщенные лямбда-пе­ре­хо­ды. Релаксация параметра порядка вблизи точки фазового перехода второго рода. Динамическая масштабная инвариантность.

3-й семестр.

Модуль 1. Фазовые переходы в неравновесных системах. Флуктуации в от­кры­тых системах. Автоколебания и автоволны. Спонтанное нарушение сим­мет­рии. Функционал Гинзбурга-Ландау. Синэргетические явления.

Модуль 2. Метастабильные состояния. Перегретая жидкость. Пере­ох­ла­ж­ден­­ный пар. Переохлажденная жидкость. Теория метастабильных состоя­ний.

Модуль 3. Фазовые переходы в двумерных системах. Двумерные ре­ше­точные модели. Фазовый переход 2-го рода в двумерной решетке. Теорема Мер­мина-Вагнера. Топологические фазовые переходы.

Темы семинарских занятий.

Тема 1. Типы фазовых переходов. Фаза, равновесие фаз, фазовые переходы, фазовые диаграммы. Химический потенциал. Фазовые переходы первого и второго рода. Правило фаз Гиббса.

Тема 2. Фазовые переходы 1-го рода. Условия равновесия фаз. Скрытая теплота фазового перехода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Критическая точка. Свойства вещества вблизи критической точки.

Тема 3. Фазовые переходы 2-го рода. Примеры фазовых переходов 2-го рода. Уравнения Эренфеста. Теория Ландау. Скачок теплоемкости. Изменение сим­метрии кристаллической решетки. Точка Кюри. Термодинамика сверх­про­во­дящего перехода.

Тема 4. Физическая кинетика. Уравнение Смолуховского. Принцип деталь­но­го равновесия. Уравнение Фоккера-Планка. Уравнение кинетического балан­са. Кинетическое урав­нение Больцмана. Законы сохранения и закон возраста­ния энтропии. Локальное распределение Максвелла-Больцмана.

Тема 5. Кинетика фазовых переходов 1-го рода. Образование зародышей. Ки­нетическая функция распределения зародышей по размерам. Критический раз­мер зародыша. Стадия нуклеации. Процесс коалесценции. Модель кинетики фа­зового перехода, основанная на решении уравнения Фоккера-Планка. Осо­бен­­нос­ти реальных процессов нуклеации и коалесценции.

Тема 6. Кинетика фазовых переходов 2-го рода. Обобщенные лямбда-пе­ре­хо­ды. Релаксация параметра порядка вблизи точки фазового перехода второго рода. Динамическая масштабная инвариантность.

Тема 7. Фазовые переходы в неравновесных системах. Флуктуации в от­кры­тых системах. Автоколебания и автоволны. Спонтанное нарушение сим­мет­рии. Функционал Гинзбурга-Ландау. Синэргетические явления.

Тема 8. Метастабильные состояния. Перегретая жидкость. Переохлажден­ный пар. Переохлажденная жидкость. Теория метастабильных состояний.

Тема 9. Фазовые переходы в двумерных системах. Двумерные решеточные модели. Фазовый переход 2-го рода в двумерной решетке. Теорема Мермина-Вагнера. Топологические фазовые переходы.

Примерная тематика курсовых работ

1)  Теория Ландау фазовых переходов 2-го рода.

2)  Фазовые переходы 2-го рода. Скачок теплоемкости.

3)  Фазовые переходы 2-го рода. Изменение сим­метрии кристаллической решетки.

4)  Фазовые переходы 2-го рода. Точка Кюри.

5)  Термодинамика сверх­про­во­дящего перехода.

6)  Модель кинетики фа­зового перехода, основанная на решении уравнения Фоккера-Планка.

7)  Фазовые переходы в неравновесных системах. Синэргетические явления.

8)  Теория метастабильных состояний.

9)  Фазовый переход 2-го рода в двумерной решетке.

10)Фазовые переходы в двумерных системах. Теорема Мермина-Вагнера.

11)Топологические фазовые переходы.

Примерные вопросы к зачетам

1)  Фаза, равновесие фаз, фазовые переходы, фазовые диаграммы.

2)  Химический потенциал.

3)  Фазовые переходы первого и второго рода.

4)  Правило фаз Гиббса.

5)  Условия равновесия фаз.

6)  Скрытая теплота фазового перехода.

7)  Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

8)  Критическая точка. Свойства вещества вблизи критической точки.

9)  Фазовые переходы 2-го рода.

10)Уравнения Эренфеста.

11)Теория Ландау фазовых переходов 2-го рода.

12)Фазовый переход 2-го рода: скачок теплоемкости.

13)Фазовый переход 2-го рода: изменение сим­метрии кристаллической решетки.

14)Фазовый переход 2-го рода: точка Кюри.

15)Термодинамика сверх­про­во­дящего перехода.

16)Уравнение Смолуховского.

17)Принцип деталь­но­го равновесия.

18)Уравнение Фоккера-Планка.

19)Уравнение кинетического балан­са.

20)Кинетическое урав­нение Больцмана.

21)Законы сохранения и закон возраста­ния энтропии.

22)Локальное распределение Максвелла-Больцмана.

23)Кинетика фазовых переходов 1-го рода. Образование зародышей.

24)Ки­нетическая функция распределения зародышей по размерам. Критический раз­мер зародыша.

25)Стадия нуклеации.

26)Процесс коалесценции.

27)Модель кинетики фа­зового перехода, основанная на решении уравнения Фоккера-Планка.

28)Осо­бен­­нос­ти реальных процессов нуклеации и коалесценции.

29)Кинетика фазовых переходов 2-го рода.

30)Обобщенные лямбда-пе­ре­хо­ды.

31)Релаксация параметра порядка вблизи точки фазового перехода второго рода.

32)Динамическая масштабная инвариантность.

33)Фазовые переходы в неравновесных системах.

34)Флуктуации в от­кры­тых системах.

35)Автоколебания и автоволны.

36)Спонтанное нарушение сим­мет­рии.

37)Функционал Гинзбурга-Ландау.

38)Синэргетические явления.

39)Перегретая жидкость.

40)Переохлажден­ный пар.

41)Переохлажденная жидкость.

42)Теория метастабильных состояний.

43)Двумерные решеточные модели.

44)Фазовый переход 2-го рода в двумерной решетке.

45)Теорема Мермина-Вагнера.

46)Топологические фазовые переходы.

Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Фазовые переходы и физическая кинетика» предусматривается использование в учебном процессе следующих форм проведения занятий:

-  лекции с использованием мультимедиа;

-  практические занятия в малых группах.

Основная литература:

1) Курс физики: учеб. пособие для инженерно-тех. спец. вузов/ изд., стер.. - Москва: Академия, 20с.; 24 см. - (Высшее профессиональное образование). - Предм. указ.: с. 537-549.

Дополнительная литература:

1)  Физика твердого тела для инженеров: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. 210101 "Физ. электроника"/ , . - Москва: Техно­сфе­ра, 20с.

2)  Фазовые превращения: крат. изложение и соврем. приложения: пер. с англ./ М. Гиттерман, В. Хэлперн. - Москва; Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая ди­на­мика": Институт компьютерных исследований, 20с.

3)  Перегрев кипящих жидкостей. - М.: Энергия, 19с.:.

4)  , Статистическая физика. - Москва: Физматлит - 20с.

5)  Термодинамика, статистическая физика и кинетика: учеб. пособие для сту­дентов физ. спец. вузов/ ; . - 3-е изд.. - Новосибирск: Изд-во НГУ. Сиб. универ. изд-во, 20с.

6)  Термодинамика: учеб. для ун-тов по спец. "Физика"/ . - 4-е изд.. - Москва: Высшая школа, 19с.

Интернет – ресурсы:

1.  Научная электронная библиотека www. *****.

2.  Электронная версия «Успехи физических наук» www. *****.

Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием.

Дополнения и изменения в рабочей программе на 201 / 201 учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ____________________ « »_______________201 г.

Заведующий кафедрой ___________________/___________________/

О.

Карта компетенций

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обуче­ния в це­лом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лаборатор­ные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	Способность демон­ст­рировать углубленные знания в области ма­те­матики и естественных наук.	Знает: методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	основные понятия развития личности и ее совершенствования (например, личность, культура, интеллект, уровень и др.)	основные методы и приемы самообразования способствующие совершенствованию личности	методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	Лекции, практичес­кие, семи­нарские занятия	творческие работы, проекты
Уме­ет: вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов	использовать кругозор для развития и формирования собственных способностей	использовать свой кругозор, культурный потенциал для того чтобы добиться нравственного и физического совершенствования своей личности	вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов
Вла­деет: методикой дискуссии, научных споров и презентаций	правильным научным разговорным языком	методикой дискуссии, научных споров и презентаций	техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами
ПК-1	способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своей магистерской программой)	Знает: Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Необходимый минимум сов­ременных компьютерных тех­нологий, применяемых при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физи­чес­кой информации. Совре­мен­ные компьютерные про­грам­мы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Современные компьютерные тех­нологии, применяемые при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физической информации. Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Расширенный перечень современных компьютерных тех­нологий, применяемых при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физической информации. Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские занятия	Самостоятельная работа, выполнение домашнего задания
Уме­ет: Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использо­ва­нием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Следить за необходимым ми­нимумом научной перио­ди­ки с помощью современных ин­форма­ционных технологий. Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использованием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Само­сто­ятель­но приобретать с по­мощью ин­форма­ци­онных техно­ло­гий и ис­пользовать в прак­ти­ческой деятельности но­вые знания и уме­ния. Следить за научной перио­ди­кой с помощью современных ин­форма­ционных технологий. Ана­ли­зи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использованием со­в­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Само­сто­ятель­но приобретать с помощью ин­форма­ци­онных технологий и ис­поль­зовать в прак­ти­ческой деятельности но­вые знания и уме­ния в том числе в но­вых областях зна­ний, непосред­ственно не свя­занных со сфе­рой деятель­нос­ти, рас­ши­рять и углуб­лять своё науч­ное миро­воз­зре­­ние. Следить за научной периодикой с помощью современных информа­ционных технологий. Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использо­ва­нием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.
Вла­деет: Навыками под­го­товки заявок на кон­кур­сы грантов и офор­мления научно-техни­ческих проектов, от­четов и патентов.	Обработкой и анализом по­лу­ченных данных с помощью со­временных информа­ци­он­ных технологий. Навыками работы с научной литературой с использованием новых ин­фор­мационных технологий. Современными компью­тер­ны­ми технологиями для решения научно-исследовательских и производственно-технологи­ческих задач профессиональ­ной деятельности. Навыками участия в подготовке заявок на конкурсы грантов и офор­млении научно-технических проектов, отчетов и патентов.	Обработкой и анализом полу­чен­ных данных с помощью современ­ных информационных технологий. Навыками работы с научной ли­те­ра­турой с использованием новых ин­формационных технологий. Со­временными компьютерными тех­нологиями для решения научно-ис­следовательских и производ­ст­вен­но-технологических задач про­фес­си­ональной деятельности. На­вы­ка­ми участия в подготовке заявок на конкурсы грантов и оформлении на­учно-технических проектов, от­че­тов и патентов. Навыками учас­тия в организации научно-ис­сле­до­вательских и научно-инно­ва­ци­он­ных работ. Навыками участия в ор­ганизации семинаров и кон­фе­рен­ций.	Компьютерными ме­то­дами визуализации фи­зических про­цес­сов. Обработкой и ана­лизом полученных дан­ных с помощью со­временных информа­ци­онных техно­ло­гий. Навыками работы с научной литературой с использованием новых информацион­ных технологий. Со­временными компью­терными технологи­я­ми для решения на­уч­но-исследователь­с­ких и производст­вен­но-технологических задач про­фессио­наль­ной деятельности. Навыками под­го­товки заявок на кон­кур­сы грантов и офор­мления научно-техни­ческих проектов, от­четов и патентов. На­выками организации научно-исследова­тель­ских и научно-ин­но­вационных работ. Навыками орга­ни­за­ции семинаров и кон­ференций. На­выками про­ведения видео­кон­фе­ренций.
ПК-2	Способность исполь­зо­вать знания совре­мен­ных проб­лем физики, новейших достижений физики в своей науч­но-исследовательской деятельности.	Знает: ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Современные проблемы физики и основные новейшие достижения в области изучаемой дисциплины.	Современные проблемы физики и новейшие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме.	Современные проблемы физики, новей­шие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме, а также ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские занятия	Самостоятельная работа, выполнение домашнего задания
Уме­ет: Раз­ра­ба­ты­вать и мо­ди­фи­ци­ро­вать новые методы, исходя из задач кон­к­ретного исследования.	Решать задачи, возникающие в ходе научно-исследователь­с­кой деятельности	Формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исс­ле­довательской деятельности, вы­би­рать, в зависимости от требуемых целей, законы, формы, правила, при­емы познавательной деятель­ности мышления.	Формулировать и решать задачи, воз­ни­ка­ющие в ходе научно-исс­ле­довательской деятельности, вы­би­рать, в зависимости от требуемых целей, законы, формы, пра­ви­ла, при­емы познавательной деятель­ности мышления. Раз­ра­ба­ты­вать и мо­ди­фи­ци­ро­вать новые методы, исходя из задач кон­к­ретного исследования.
Вла­деет: Навыками са­мо­стоятельной научно-исследователь­с­кой де­ятельности, требующей широкого на­учного об­ра­зования	Навыками решения научно-исследовательских задач.	Навыками постановки и решения научно-исследовательских задач. Навыками сбора научной инфор­мации.	Навыками постановки и решения научно-исследовательских задач. Навыками сбо­ра научной инфор­мации. Навыками са­мо­стоятельной научно-исследователь­с­кой де­ятельности, требующей широкого на­учного об­ра­зования.
ПК-6	способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Современные проблемы физики и основные новейшие достижения в области изучаемой дисциплины.	Современные проблемы физики и новейшие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме.	Современные проблемы физики, новей­шие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме, а также ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские занятия	Самостоятельная работа, выполнение домашнего задания
Уме­ет: Вы­би­рать, в зависимости от тре­буе­мых целей, формы и методы иссле­дований.	Ставить и решать конкретные задачи научных исследований в соответствии с профилем магистерской программы.	Ставить, формулировать и решать конкретные задачи научных иссле­дований в соответствии с профи­лем магистерской программы. Вы­би­рать, в зависимости от тре­буе­мых целей, формы и методы иссле­дований.	Ставить, формулировать и решать кон­к­ретные задачи научных иссле­дований в соответствии с профи­лем магистерской программы. Вы­би­рать, в зависимости от тре­буе­мых целей, формы и методы иссле­дований. Критически анализировать оте­чественный и зарубежный опыт иссле­до­ваний.
Вла­деет: Мето­ди­кой представления ре­зуль­татов работ с использованием норма­тив­ных документов.	Методикой работы с совре­мен­ной аппаратурой, научным оборудованием и инфор­ма­ци­он­ными технологиями в необ­ходимом объеме.	Методикой работы с современной аппаратурой, научным оборудова­нием и информационными тех­но­логиями в полном объеме. Мето­ди­кой представления результатов работ с использованием норма­тив­ных документов.	Методикой работы с современной аппа­ра­турой, научным оборудова­нием и инфор­мационными тех­но­логиями в полном объ­еме. Мето­ди­кой представления ре­зуль­татов работ с использованием норма­тив­ных документов. Навыками органи­за­ции и планирования научно-иссле­до­ва­тельских и производственных работ.
ПК-7	способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: Алгоритм генерации творческих задач.	Основные понятия и законы изучаемой дисциплины. Общую структуру научного метода.	В полном объеме понятия и законы изучаемой дисциплины. Общую структуру научного метода. Основные этапы творческого процесса.	В полном объеме понятия и законы изучаемой дисциплины, а также основные понятия и законы смежных дисциплин. Общую структуру научного метода. Основные этапы творческого процесса. Алгоритм генерации творческих задач.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские занятия	Самостоятельная работа, выполнение домашнего задания
Умеет: Выделять противоречия между тео­рией и экспериментом и нахо­дить ре­шения для их устранения.	Самостоятельно выполнять фи­зические исследования при решении научно-исследо­ва­тельских задач. Дискути­ро­вать и отстаивать собствен­ную позицию.	Самостоятельно ставить задачи научно-исследовательских работ и самостоятельно выполнять физи­ческие исследования при их реше­нии. Дискутировать и отстаивать собственную позицию. Выделять противоречия между тео­рией и экс­периментом и находить реше­ния для их устранения.	Самостоятельно ставить задачи научно-исследовательских работ, самостоятельно выполнять физи­ческие исследования при их реше­нии, планировать, организовы­вать и проводить научно-исследователь­с­кие и производственно-технические ра­бо­ты. Дискутировать и отстаивать собствен­ную позицию. Выделять противоречия между тео­рией и экспериментом и нахо­дить ре­шения для их устранения. Крити­чески оце­нивать научные и технические реше­ния.
Владеет: Приемами анализа и синтеза. Способностью мыс­лить нестандартно.	Навыками практической ра­бо­ты в научно-исследовательс­ком коллективе. Основными методами мониторинга.	Навыками практической работы в научно-исследовательском коллек­тиве. Методами мониторинга в пол­ном объеме. Приемами анализа и синтеза.	Навыками практической работы в научно-исследовательском коллективе. Методами мониторинга в полном объеме. Приемами анализа и синтеза. Способностью мыс­лить нестандартно.