годин

модулів

2–3

курс

Загальна фізика

передумови

Програма курсу

Модуль 1

Термодинамічні системи і процеси

📚 8 тем · ⏱ 10 год

⊕

Термодинамічна система. Стан, параметри, рівновага
Ідеальний газ: pV = νRT. Рівняння стану
Ізотермний, ізохорний, ізобарний, адіабатний процеси
Перший початок: dU = δQ − δA. Внутрішня енергія
Теплоємність газів: Cp, Cv. Рівняння Майєра

Модуль 2

Другий початок і ентропія

📚 10 тем · ⏱ 14 год

⊕

Другий початок: постулати Клаузіуса і Кельвіна
Цикл Карно. ККД теплової машини: η = 1 − T₂/T₁
Теорема Карно. Обернені цикли. Холодильник
Ентропія: dS = δQₒᵦᵣ/T. Зростання ентропії
Рівняння Клаузіуса-Клапейрона для фазових переходів
Статистична інтерпретація: S = k·ln W

Модуль 3

Термодинамічні потенціали

📚 8 тем · ⏱ 12 год

⊕

Внутрішня енергія U, ентальпія H = U + pV
Вільна енергія Гельмгольца F = U − TS
Потенціал Гіббса G = H − TS. Умови рівноваги
Рівняння Максвелла для термодинамічних потенціалів
Реальний газ: рівняння Ван-дер-Ваальса (p + a/V²)(V-b) = RT

Модуль 4

Статистична механіка

📚 10 тем · ⏱ 14 год

⊕

Мікростан і макростан. Статистичний ансамбль
Розподіл Больцмана: nᵢ = A·gᵢ·exp(−Eᵢ/kT)
Статистична сума Z. Вільна енергія: F = −kT·ln Z
Рівнорозподіл за ступенями свободи
Теореми віріала. Флуктуації та теорема Ейнштейна

Модуль 5

Квантова статистика

📚 10 тем · ⏱ 14 год

⊕

Квантова ідентичність. Бозони і ферміони
Розподіл Фермі-Дірака: f(E) = 1/(exp((E−μ)/kT)+1)
Розподіл Бозе-Ейнштейна. Конденсація БЕ
Електрони провідності. Рівень Фермі. Метали
Квантування теплоємності: моделі Ейнштейна і Дебая
Фотонний газ. Рівняння Планка: u(ν)=8πhν³/c³ · 1/(e^(hν/kT)−1)

Модуль 6

Фазові переходи

📚 8 тем · ⏱ 10 год

⊕

Фазові переходи 1-го роду (плавлення/кипіння) і 2-го роду
Критична точка. Критичні індекси
Теорія Ландау фазових переходів. Параметр порядку
Надпровідність. Надплинність. Конденсація БЕ

Модуль 7

Кінетична теорія

📚 8 тем · ⏱ 11 год

⊕

Розподіл Максвелла за швидкостями. Середня, квадратична швидкість
Зіткнення молекул. Середній вільний пробіг
Кінетичне рівняння Больцмана. H-теорема
Явища переносу: в'язкість, теплопровідність, дифузія

Ключові рівняння

Рівняння Планка

u(ν)=8πhν³/c³·1/(e^(hν/kT)−1)

Спектр теплового випромінювання абсолютно чорного тіла

ККД цикла Карно

η = 1 − T₂/T₁

Максимальна ефективність теплового двигуна

Ентропія Больцмана

S = k·ln W

Зв'язок ентропії з кількістю мікростанів

Розподіл Фермі-Дірака

f(E)=1/(exp((E−μ)/kT)+1)

Середнє заповнення стану фермісредовищем

Ресурси

📘

Ландау, Ліфшиць т.5 — Стат. фізика

Класичний академічний виклад

📗

Kittel & Kroemer — Thermal Physics

Сучасний підручник з термо + статфізики

🎥

MIT 8.333 Statistical Mechanics

OCW відеолекції та задачі

📓

Сіренко — Термодинаміка

Збірник задач для університетів України

← Квантова механіка Оптика → ↩ Усі курси

Термодинаміка і Статистична Фізика

Програма курсу

Ключові рівняння

Ресурси

🔗 Також за темою