Білім мен біліктілікке тиісті нәрселер.

Статистикалық физика негізгі қағидалары микроскопиялық жүйелердің элементар кванттық-механикалық бейнелеуі арқылы жүйенің энтропиясын түсіндіруге оңай мүмкіншілік тудырады.Үлкен каноникалық үлестірілуді және Гиббс үлнстірілуін қорытуда кванттық-механикалық әдіс жетекші болуы қажет.

Физикалық кинетика бөлімінде сұрақтардың қарастырылған өзіндік маңызымен қатар, теориялық физиканың басқа бөлімдеріне де қажеттілігі зор.

Курстың пререквизиттері мен постреквизиттері.

Пре реквизиттері: Жалпы физика курсы, математикалық анализ, кәдімгі дифференциалдық теңдеуі теориясы, математикалық физика әдістері, классикалық және кванттық механика.

Пост реквизиттері: заттың электрондық теориясы, арнайы курстар мен арнайы практикумдар.

Курстың сипаттамасы.

Курс 1-лекция, 1-практикалық сабақтан тұрады. 15 апта оқытылады. 2 рубеждік бақылаудан тұрады. Курс соңында экзамен тапсырады.

 

Курстың мазмұны.

Кіріспе. Көпбөлшекті жүйе.Физикадағы динамикалық және статистикалық әдістер.Феноменологиялық термодинамика және статискалық физика.

Статистикалық физиканың негіздері. Макроскоптық жүйе,оның микро және макро күйлері.Микро күйлердің кванттық және классикалық бейнелеу тәсілдері. Лиувиль теоремасы. Физика шамаларының уақыт бойынша орташасы.Статистикалық ансамбль,үлестіру функциясы.Термодинамикалық шамалардың ансамбль бойынша орташа мәндерін анықтау.Флуктуациялар туралы ұғым және олардың макроскоптық жүйелерде бағалануы.

Тепе-теңдік және тепе-теңдік емес микрокүйлер.Микрокүйлердің теңықтималдық принципі.Микроканоникалық үлестірілу.Энтропияның кванттық және классикалық теориялар бойынша анықтамалары. Тұйықталған жүйеде энтропияның өсу заңы. Қайтымсыздықтың статистикалық қасиеті.

Статистикалық термодинамика. Термодинамикалық параметрлер. Температура, оның энтропия арқылы анықтамасы. Абсолюттік нөл.Теріс температура. Қайтымды және қайтымсыз процесстер.Энтропияның адиабаттық процестерде өзгеруі.Қысым. Ішкі энергия. Жылу және жұмыс,олардың микроскоптық мағынасы. Термодинамиканың бірінші заңы. Термодинамиканың бірінші заңын негізгі термодинамика процестеріне қолдану. Жылу сыйымдылық.

Термодинамиканың екінші бастамасы. Термодинамиканың негізгі теңбе-теңдігі. Термдік және калориметрлік күй теңдеулерінің байланысы. Жылулық машиналардың ПӘК максималдық мәні.

Нернст теоремасы. Заттардың абсолюттік нөл аймағындағы қасиеттер. Абсолюттік нөлге қол жетпестігі.

Термодинамикалық функциялар:ішкі энергия, еркін энергия, энтальпия, энтропия. Гиббстің термодинамикалық потенциалы. Химиялық потенциал. Максвелл қатынастары. Тепе-теңдік тұйықталмаған жүйелердің еркін энергиясының және Гиббс термодинамикалық потенциалының экстремалдық қасиеттері. Джоуль-Томсон эффектісі, магниттік суыту.

Термостатта орналасқан жүйелердің статистикалық үлестірілуі. Гиббстің каноникалық үлестірілуі. Күйлер және энергиялар бойынша кванттық және классикалық физикадағы каноникалық үлестірілу. Статистикалық қосынды (интеграл) және оның еркін энергиямен байланысы.Термодинамика параметрлерін (орташа энергия, қысым, энтропия) Гиббстің үлестірілуі арқылы анықтау. Термостатта орн,аласқан жүйелердің энергияларының флуктуациясы.

Гиббс үлестірілуінің негізгі қолданылуы. Кинетикалық энергияның еркін дәрежелер бойынша бірқалыпты үлестірілу теоремасы. Жылдамдықтар бойынша Максвелл үлестірілуі.

Үлкен каноникалық үлестірілу. Бөлшектер саны айнымалы жүйелер үшін негізгі термодинамикалық қатыстар. Жүйелердің бөлшектер санының флуктуациялары.

Идеал және нақты газдардың қасиеттері. Идеал газ молекулалары үшін Больцман үлестірілуі. Гиббстің каноникалық үлестірілуін бір және екі атомдық газдарға қолдануы. Екі атомдық газдардың жылу сыйымдылығыныңклассикалық теориясы.Характеристикалық температуралар.Нақты газдар. Ван-дер-Ваальс теңдеуі.

Фазалық тепе-теңдіктер фазалық ауысулар. Заттың екі фазасының тепе-теңдік шарттары және тепе-теңдіктің орнықтылығы. Фазалық ауысуларының бірінші тегі.Фазалардың тепе-теңдіктік қисығы. Клапейрон-Клаузиус теңлеуі. Қаныққан бу қысымының температуралық тәуелділігі. Сындық нүктесі.Заттың үш фазада орналасуының тепе-теңділігі, үштік нүкте. Екінші текті фазалық ауысу процестерінің ұғымдары. Термодинамика шамаларының және олардың туындыларының фазалық ауысу процестеріндеге өзгерістері.

Идеал газдың кванттық статистикасы. Ферми-Дирак және Бозе-Энштейн үлестірулері.Классикалық статистикаға ауысу шарттары,айну критериі.Металдағы электрон газының ішкі энергиясы және жылу сыйымдылығы. Бозе-газының термодинамикалық қасиеттері. Бозе-конденсация құбылыстары. Асқынаққыштық туралы ұғым. Тепе-теңдікті сәулелену фотонды газ ретінде. Абсолюттік қара дененің сәулелену заңдары.

Флуктуация теориясының элементтері. Флуктуация ықтималдығының Энштейн формуласы. Термостатта орналасқан жүйелердің флуктуацияларының ықтималдығы. Гаусс үлестірілуі және негізгі термодинамикалық шамаларының флуктуациялары. Броундық қозғалыс. Энштейн-Смолуховский формуласы. Өлшеуіш құралдардың сезгіштігінің шегі.

Физикалық кинетиканың элементтері. Статистикалық тепе-теңлік принципі. Тепе-теңдік емес күйлердің үлестіру функциясы. Фоккер-Планк теңдеуі.Больцманның кинетикалық теңдеуі.Больцманның Н-теоремасы. Газ құбылыстарының кинетикалық теориясы. Онзагер принципі. Релаксация уақытын жуықтау. Тасымалдау теңдеуі. Кинетикалық, коэффициенттерді есептеу және Больцман теңдеуімен байланысы. Бір компонентті жүйедегі тепе-теңдік емес процестер. Көп компонентті жүйелердегі тепе-теңдік емес процестер (диффузия, термодиффузия), флуктуациялық-диссипативтық теоремасы.