Statistical Physics

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

4

ECTS credits

Delivered at:

Department of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 1, 2 module

Instructors

Bogoslovskiy, Nikita A.

Дубровский Владимир Германович

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина направлена на получение студентами знаний в области статистического описания равновесных систем, термодинамики, а также неравновесных процессов методами физической кинетики. Важность курса для физических специальностей обоснована тем, что в основе любых наблюдаемых макроскопических явлений природы проявляется микроскопическая структура строения вещества. Для освоения учебной дисциплины «Статистическая физика студент должен иметь хорошую базовую подготовку в объеме университетского курса общей физики.

Цель освоения дисциплины

• Получение знаний в области статистического описания равновесных систем, термодинамики, а также неравновесных процессов методами физической кинетики.

Планируемые результаты обучения

• Знает отличие распределения Ферми- Дирака, Бозе-Эйнштейна и Максвелла-Больцмана; друг от друга, описывать термодинамические функции квантового идеального газа; умеет описывать вырожденный Ферми-газ и вырожденный Бозе-газ
• Умеет записывать оптическое уравнение Блоха для «двухуровневого» атома, квантовые уравнения Гейзенберга-Ланжевена
• Умеет записывать распределение Гаусса и флуктуации основных термодинамических величин; описывать спектральное разложение флуктуаций
• Умеет записывать решение уравнения Больцмана в приближении Энскога- Чепмена
• Умеет записывать уравнения для одночастичной функции распределения и кинетическое уравнение Больцмана; знает равновесное решение и распределение Максвелла- Больцмана, свойства интеграла столкновений
• Умеет формулировать второе начало термодинамики, описывать двухатомный идеальный газ, неидеальный газ, проводит разложение по степеням плотности, знает формулу Ван-дер-Ваальса; умеет проводить термодинамическое описание систем с переменным числом частиц
• Формулирует и доказывает теорему Лиувилля; умеет описывать микроканоническое распределение; владеет понятиями энтропии и температуры микроканонического ансамбля; знает понятия канонического и большое канонического распределения

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Основные принципы статистической физики
• Тема 2. Статистические основы термодинамики
• Тема 3. Теория квантовых идеальных газов
• Тема 4. Теория флуктуаций
• Тема 5. Кинетическое уравнение Больцмана
• Тема 7. Квантовое кинетическое уравнение
• Тема 6. Уравнения газодинамики

Элементы контроля

• Домашнее задание
  Домашнее задание выдается студентам в одном варианте и состоит из 10 задач. За решение каждой задачи студент получает 2 балла. Срок выполнения домашнего задания - 2 недели. Форма представления обучающимися домашнего задания - представленные в письменном виде решения задач.
• Экзамен
  Письменный экзамен проводится в форме ответов на вопросы экзаменационного билета. Экзаменационный билет содержит два вопроса из перечня вопросов к экзамену и 1 одну задачу. На подготовку ответа выделяется 3 часа.

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 1st module
  -
• 2024/2025 2nd module
  0.5 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Roberto Piazza. (2016). Statistical Physics : A Prelude and Fugue for Engineers (Vol. 1st ed. 2017). Springer.
• Ефремов, Ю. С.  Статистическая физика и термодинамика : учебное пособие для академического бакалавриата / Ю. С. Ефремов. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 209 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-05152-0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/438850 (дата обращения: 28.08.2023).

Рекомендуемая дополнительная литература

• Tanaka, T. (2002). Methods of Statistical Physics. Cambridge University Press.

Авторы

• Журихина Валентина Владимировна