Учебно-методический комплекс учебной дисциплины "Термодинамика и статистическая физика" (стр. 2 )

Общая трудоемкость дисциплины составляет 196 часов, из них в 7 семестре – 90 часов отводится на аудиторные занятия (36 часов лекции, 54 часа практические занятия), в 8 семестре – 36 часов на аудиторные занятия (16 часов лекции, 20 часов практические занятия), 70 часов на самостоятельную работу.

Вид работы	Трудоемкость, часов
7 семестр	8 семестр	Всего
Общая трудоемкость	110	86	196
Аудиторная работа:	90	36	126
Лекции (Л)	36	16	52
Практические занятия (ПЗ)	54	20	74
Самостоятельная работа:	20	50	70
Самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к практическим занятиям и коллоквиумам и т. д.),	20	20	40
Подготовка и сдача экзамена	–	30	30
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	зачет	экзамен	экзамен

Разделы дисциплины, изучаемые в 7-м семестре

№ раздела	Наименование раздела	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Вне- ауд. работа СР
Л	ПЗ	ЛР
1	Введение в статистическую физику	30	10	15	–	5
2	Введение в термодинамику	36	12	18	–	6
3	Распределение Гиббса	18	6	9	–	3
4	Идеальный газ	26	8	12	–	6
Итого:	110	36	54	–	20

Разделы дисциплины, изучаемые в 8-м семестре

№ раздела	Наименование раздела	Количество часов
Всего	Аудиторная работа	Вне- ауд. работа СР
Л	ПЗ	ЛР
5	Распределения Ферми и Бозе	20	6	7	–	7
6	Твердые тела	20	5	7	–	8
7	Фазовые переходы	16	5	6	–	5
Подготовка и сдача экзамена	30	–	–	–	30
Итого:	86	16	20	–	50

1.4.3. Практические занятия (семинары)

№ занятия	№ раздела	Тема	Кол-во часов
1–2	1	Статистические распределения. Биномиальное распределение. Распределения Пуассона и Гаусса	6
3–4	1	Фазовое пространство. Фазовые траектории. Теорема Лиувилля	5
4–5	1	Микроканоническое распределение	2
5	1	Энтропия и вероятность	2
6–7	2	Термодинамические функции	6
8–9	2	Соотношения между производными термодинамических величин. Метод якобианов	6
10	2	Теплоемкость. Уравнение адиабаты	2
10–11	2	Минимальная и максимальная работа. Циклы	2
11	2	Зависимость термодинамических величин от числа частиц	2
12–13	3	Распределение Гиббса	4
13–14	3	Распределение Максвелла	3
14	3	Распределение Больцмана	2
15	4	Термодинамика идеального газа	3
16	4	Классический идеальный газ	3
17–18	4	Учет квантовых степеней свободы	4
18	4	Двухатомный и многоатомный идеальный газ	2
19	5	Энтропия ферми - и бозе-газов	2
20–21	5	Вырожденный электронный газ	3
21–22	5	Черное излучение	2
22–24	6	Интерполяционная формула Дебая	4
24–25	6	Колебания кристаллической решетки. Фононы	3
26–27	7	Фазовые переходы I рода	3
27–28	7	Фазовые переходы II рода	3

1.5. Образовательные технологии.

Основные виды учебной работы – лекции и практические занятия. Лекции сопровождаются показом презентаций. На практических занятиях закрепляется теоретический материал, студенты овладевают навыками решения задач и проведения необходимых расчетов, проводится контроль самостоятельной работы каждого студента в группе.

1.6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации.

Задания для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов.

       К теме 1. Необходимые сведения из теоретической механики.

       1) Для линейного гармонического осциллятора записать уравнения Лагранжа и Гамильтона, показать их эквивалентность.

       2) Для линейного гармонического осциллятора

       a) найти объем фазового пространства , соответствующего энергиям, большим или равным E;

       b) найти число квантовых состояний , соответствующих энергиям, большим или равным E;

       c) показать, что при больших энергиях имеет место соотношение

       .

       3) Для частицы, находящейся в сосуде в форме куба с ребром длины a

       a) найти объем фазового пространства , соответствующего энергиям, большим или равным E;

       b) найти число квантовых состояний , соответствующих энергиям, большим или равным E;

       c) показать, что при больших энергиях имеет место соотношение

       .

       4) Начертить фазовую траекторию частицы массы m, которая движется в постоянном гравитационном поле из точки с начальной скоростью , направленной вертикально вверх.

       5) Начертить фазовую траекторию частицы массы m с электрическим зарядом –e, которая движется под действием кулоновской силы притяжения к неподвижному заряду +e с начальной скоростью . Начальное расстояние между частицами .

       К теме 2. Функция распределения и статистический ансамбль. Теорема Лиувилля.

       1) Идеальный газ, состоящий из N молекул, находится в сосуде объемом V. Показать, что вероятность того, что в заданном объеме будет содержаться n молекул, дается биномиальным распределением. Рассмотреть частные случаи:

       a) (распределение Пуассона);

       b) ; (распределение Гаусса).