Molekulová fyzika a termodynamika

Molekulová fyzika a termodynamika - přednáška 2 hod. týdně ve 2. semestru

Prof. RNDr. Erika Mechlová, CSc.

·         Termodynamika

1.      Základní pojmy termodynamiky: termodynamická soustava, vnitřní energie soustavy (tělesa) a její změny, práce v termodynamice

2.      První termodynamický princip.  Aplikace na děje v ideálním plynu (odvození)

3.      Přeměna tepla v práci. Carnotův cyklus (odvození účinnosti ideálního tepelného stroje).Termodynamická teplota

4.      Druhý termodynamický princip. Entropie. Problém tepelné smrti vesmíru

5.      Tepelné stroje - rozdělení, účinnost (odvození z pracovního diagramu – v semináři)

6.      Třetí termodynamický princip

·         Fázové přechody

1.      Rozdělení fázových přechodů

2.      Fázové přechody prvního druhu – změny skupenství

3.      Pojem fáze. Gibbsovo pravidlo fází

4.      Skupenské teplo, měrné skupenské teplo

5.      Tání a tuhnutí. Křivka tání, teplota tání a tuhnutí. Závislost teploty tání na tlaku, regelace ledu. Teplota tání směsí

6.      Páry syté a přehřáté. Křivka sytých par

7.      Vypařování. Var. Závislost teploty varu na tlaku. Teplota varu roztoků

8.      Sublimace. Sublimační křivka

9.      Fázové diagramy. Trojný bod. Kritický stav

10. Vlhkost vzduchu

·         Molekulové jevy, teplota a teplo

1.      Molekulové jevy v kapalinách: povrchové napětí, kapilární tlak, kapilární elevace a deprese. Měření povrchového napětí

2.      Molekulové míchání látek: roztoky, absorpce, adsorbce, difuze, osmóza, dialýza

3.      Teplota: Měření teploty. Druhy teploměrů, teploměrné stupnice.

4.      Teplotní délková a objemová roztažnost pevných látek. Teplotní objemová roztažnost kapalin. Změna hustoty látek s teplotou. Anomálie vody

5.      Děje v ideálním plynu. Stavová rovnice plynů (seminář)

6.      Teplo a jeho měření. Tepelná kapacita, měrná tepelná kapacita látky. Kalorimetrická rovnice se změnami skupenství

·         Molekulová fyzika

1.      Hlavní výsledky kinetické teorie plynů

2.      Rozdělení molekul plynů podle jejich rychlosti - Maxwellův zákon

3.      Nejpravděpodobnější rychlost, střední rychlost a střední kvadratická rychlost

4.      Experimentální ověření rozdělení molekul plynu podle jejich rychlosti

5.      Základní vztah kinetické teorie plynů pro tlak plynu (odvození)

6.      Teplota - definice na základě kinetické teorie plynů

7.      Směs plynů v tepelné rovnováze. Daltonův zákon

8.      Ekvipartiční teorém

9.      Vnitřní energie ideálního plynu

10. Molární tepelná kapacita (molární teplo) ideálních plynů jednoatomových a dvouatomových

11. Atomové teplo pevných látek. Pravidlo Dulongovo-Petitovo. Současné teorie

12. Závislost měrných tepelných kapacit (molárních tepel) pevných látek na teplotě

13. Střední volná dráha molekul plynu.  Problém vakua

14. Stavová rovnice van der Waalsova

15. Izotermy van der Waalsovy teoretické a experimentální

16. Souvislost kritických veličin s van der Waalsovými konstantami

·         Struktura pevných látek a pružnost

1.      Molekulová stavba látek pevných, kapalných a plynných a jejich vlastnosti. Látky amorfní, krystalické a polykrystalické.

2.      Vazby v pevných látkách: iontová, kovalentní, kovová, van der Waalsova. Struktura krystalů, třídění krystalů. Poruchy v krystalech

3.      Deformace těles, rozdělení. Deformace elastické a plastické. Hookeův zákon

4.      Malé deformace. Namáhání v tahu, tlaku, smyku, kroucením

5.      Velké deformace. Elastický diagram. Tvrdost

·         Sdílení tepla                                 

1. Sdílení tepla vedením

2. Sdílení tepla prouděním

3. Sdílení tepla zářením

 

 

 

Literatura:

1.      SVOBODA, Emanuel, BAKULE, Roman. Molekulová fyzika. Praha : Academia, 1992. ISBN 80-200-0025-9.

2.      HALLIDAY, D., RESNICK, R. a WALKER, J. Fyzika. Část 2. Mechanika – Termodynamika. Brno: VUTIUM, 2000. ISBN 80-241-1868. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 81-7196-213-9.

3.      BARTUŠKA, K., SVOBODA, E. Fyzika pro gymnázia. Molekulová fyzika a termika. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 80-7196-200-7.

4.      MECHLOVÁ, E., KOŠŤÁL, K. aj. Výkladový slovník fyziky pro základní vysokoškolský kurz. Praha: Prometheus, 1999. ISBN 80-7196-151-5.

5.      FUKA, Josef, ŠIROKÁ, Miroslava. Obecná fyzika I. Olomouc : PřF OU, 1980.

6.      MOORE, Walter J. Fyzikální chemie. Praha : SNTL, 1981.

7.      ČSN ISO 31-4 Veličiny a jednotky. Část 4: Teplo. Praha: Český normalizační institut, 1994.

8.      ČSN ISO 31-8 Veličiny a jednotky. Část 8: Fyzikální chemie a molekulová fyzika. Praha: Český normalizační institut, 1995.

Vysokoškolská učebnice nebo vysokoškolské skriptum, kde je uvedena problematika nebo její část z posledních patnácti let.

Přílohy:

199_MOLFYZ_osnova.pdf
199_1_1 Termodynamika.pdf
199_1_2 Termodynamicke_principy.pdf
199_2 Fazove prechody.pdf
199_3_1 Molekulove jevy.pdf
199_3_2 Smesi.pdf
199_3_3 Teplota_mereni.pdf
199_3_5_1 Deje v ideal plynu.pdf
199_3_6 Teplo-mereni.pdf
199_4_1 Stavova rovnice.pdf
199_5 Nevratne procesy.pdf
199_Výsledky testů.doc