Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Рассмотрено и рекомендовано к утверждению на заседании кафедры теоретической и вычислительной физики ЮФУ Протокол от 4 сентября 2012 г. № 1 Зав. кафедрой «____»___________2012 г. | УТВЕРЖДАЮ: Декан факультета Профессор «____»___________20___г. |
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
"ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА"
цикла специальных дисциплин
специальности 210600
направление подготовки "Нанотехнология"
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Форма обучения очная
Составитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры теоретической
и вычислительной физики
Ростов-на-Дону
2012
Содержание УМК
1. Рабочая программа дисциплины……………………………………….……….3
1.1. Цели освоения дисциплины "Термодинамика и статистическая
физика"………………………………………………………………….……..…5
1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата.…………….………….5
1.3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
"Термодинамика и статистическая физика"………………..………….……....6
1.4. Структура и содержание дисциплины "Термодинамика и статистическая
физика"…………………………………………………………………………...8
1.5. Образовательные технологии………………………………………………...11
1.6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и
промежуточной аттестации……………………………………………………12
1.7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины "Термодинамика
и статистическая физика"……………………………………………………...21
1.8. Материально-техническое обеспечение дисциплины ……………………..21
1.9. Учебная карта дисциплины…………………………………………..………22
2. Краткое изложение программного материала …………………………………23
Часть I. Введение в статистическую физику ……………………………………23
Часть II. Введение в термодинамику……………………………..………………25
Часть III. Распределение Гиббса………………………………………………….27
Часть IV. Идеальный газ………………………………………………………..…28
Часть V. Распределение Ферми и Бозе…………………………………………...29
Часть VI. Твердые тела……………………………………………………………30
Часть VII. Фазовые переходы……………………………………………………..31
3. Вопросы, выносимые на зачет……………………………………………………..33
4. Вопросы, выносимые на экзамен………………………………………………….37
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
УТВЕРЖДАЮ: Декан факультета профессор «____»___________2012 г. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
"ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА"
цикла специальных дисциплин
специальности 210600
направление подготовки "Нанотехнология"
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Кафедра теоретической и вычислительной физики
Курс 4, семестр 7–8
Форма обучения очная
Программа разработана: кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры теоретической
и вычислительной физики
Рецензент: зав. кафедрой теоретической и вычислительной физики, доктор физ.-мат. наук, профессор
Ростов-на-Дону
2012
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании учебно-методического совета физического факультета от 2012 г. № | Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры теоретической и вычислительной физики протокол заседания от 4 сентября 2012 г. № 1 |
СОГЛАСОВАНО Протокол заседания кафедры "Нанотехнология" физического факультета от сентября 2012 г. № |
1.1. Цели освоения дисциплины "Термодинамика и статистическая физика".
Целями освоения дисциплины "Термодинамика и статистическая физика" являются получение знаний об основных понятиях, законах и моделях физики и химии в рамках требований, указанных в разделе 4 государственного общеобразовательного стандарта направления; получение знаний об основных научно-технических проблемах и перспективах развития нанотехнологии, а также о ее взаимосвязи со смежными областями науки и техники. Освоение дисциплины обеспечивает формирование у студентов устойчивых представлений о взаимозависимости макроскопических и микроскопических явлений. Знание теоретических основ описания сложных макроскопических систем, выяснение физического содержания теоретических моделей, границ их применения позволит применить получаемые сведения для анализа конкретных веществ и процессов. Таким образом, становится возможным как изучение сложных систем с привлечением современных математических и физических методов, так и эффективное использование полученных знаний для развития технических и технологических приложений.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата.
Знание основных законов и методов статистической физики и термодинамики является важнейшим при создании у студентов фундаментальной теоретической базы, без которой невозможны никакие исследовательские или прикладные работы, поскольку для изучения в дальнейшем физико-химических основ процессов микро - и нанотехнологии, методов анализа и контроля наноструктурированных материалов и систем, моделирование и проектирование микро - и наносистем, материаловедения наноструктурированных материалов и пр. необходимо понимание физических особенностей поведения и взаимосвязи микро - и макросистем.
Достижение целей курса по предлагаемой программе предусматривает владение основами разделов "Молекулярная физика", "Электричество и магнетизм", "Атомная физика" общего курса физики, основными теоретическими положениями и методами классической (аналитической) и квантовой механики, а также знание в необходимых пределах курсов математического анализа, аналитической геометрии, линейной алгебры, теории функций комплексного переменного, теории вероятностей и математической статистики.
1.3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины "Термодинамика и статистическая физика".
В результате освоения данной ООП бакалавриата выпускник должен обладать следующими компетенциями, в том числе общекультурными:
– способностью использовать в профессиональной и познавательной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук, способностью приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии, способностью овладеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером, как средством управления информацией, способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников;
профессиональными, среди которых
– общепрофессиональными: способностью использовать базовые и теоретические знания для решения профессиональных задач, способностью применять на практике базовые профессиональные навыки,
– научно-исследовательская деятельность: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин (в соответствии с профилем подготовки),
– научно-инновационная деятельность: способностью применять на практике базовые общепрофессиональные знания, теории и методы физических исследований (в соответствии с профилем подготовки), способностью пользоваться современными методами обработки, анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки),
– педагогическая (в установленном порядке в соответствии с полученной дополнительной квалификацией) и просветительская деятельность: способностью понимать и излагать полученную информацию и представлять результаты физических исследований.
1.4. Структура и содержание дисциплины "Термодинамика и статистическая физика".
1.4.1. Содержание разделов дисциплины.
№ раздела | Наименование | Содержание раздела | Форма |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | Введение в статистическую физику | Необходимые сведения из теоретической механики | контроль самостоятельной работы |
Функция распределения и статистический ансамбль. Теорема Лиувилля | контроль самостоятельной работы | ||
Микроканоническое распределение. Интегрируемые системы. Эргодическая гипотеза | контроль самостоятельной работы | ||
Статистическое описание квантовых систем | контроль самостоятельной работы | ||
Энтропия | коллоквиум | ||
2 | Введение в термодинамику | Тепловое и механическое равновесие | контроль самостоятельной работы |
Термодинамические функции | контроль самостоятельной работы | ||
Термодинамические неравенства | контроль самостоятельной работы | ||
Максимальная и минимальная работа | контроль самостоятельной работы | ||
Зависимость термодинамических величин от числа частиц | коллоквиум | ||
3 | Распределение Гиббса | Классический и квантовый канонические ансамбли | контроль самостоятельной работы |
Распределение Максвелла | контроль самостоятельной работы | ||
Распределение Больцмана | коллоквиум | ||
4 | Идеальный газ | Термодинамика идеального газа. Классический идеальный газ | контроль самостоятельной работы |
Учет квантовых степеней свободы. Одноатомный газ | контроль самостоятельной работы | ||
Двухатомный и многоатомный идеальный газ | коллоквиум | ||
5 | Распределения Ферми и Бозе | Распределения Ферми и Бозе | контроль самостоятельной работы |
Вырожденный электронный газ | контроль самостоятельной работы | ||
Вырожденный бозе-газ | контроль самостоятельной работы | ||
Черное равновесное излучение | коллоквиум | ||
№ раздела | Наименование | Содержание раздела | Форма |
1 | 2 | 3 | 4 |
6 | Твердые тела | Твердые тела при низких и высоких температурах. Интерполяционная формула Дебая | контроль самостоятельной работы |
Колебания кристаллической решетки. Фононы | коллоквиум | ||
7 | Фазовые переходы | Условия равновесия фаз. Фазовые переходы I рода | контроль самостоятельной работы |
Фазовые переходы II рода. Основы теории Ландау | контроль самостоятельной работы |
1.4.2. Структура дисциплины.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
