Файл: Datsyuk_exam.pdf

Питання та тематичний перелiк задач екзаменацiйних бiлетiв курсу „Термодинамiка i статистична фiзика”

Питання екзаменацiйних бiлетiв:

1.Аксiоматика термодинамiки. Параметри стану термодинамiчних систем. Термiчне та калоричне рiвняння стану, їх сумiснiсть.

2.Нульовий i перший принципи термодинамiки.

3.Другий принцип термодинамiки. Його формулювання для рiвноважних i нерiвноважних процесiв.

4.Третiй принцип термодинамiки та наслiдки з нього.

5.Термодинамiчнi потенцiали, їх залежнiсть вiд параметрiв стану системи. Спiввiдношення Максвелла.

6.Фiзичний змiст хiмiчного потенцiалу. Спiввiдношення Дюгема-Гiббса. Залежнiсть термодинамiчних потенцiалiв вiд кiлькостi частинок.

7.Термодинамiчний метод моделювання. Застосування методу для розрахунку параметрiв стану iдеального атомного газу.

8.Необхiднi та достатнi умови рiвноваги термодинамiчних систем.

9.Процес Джоуля-Томсона.

10.Основи статистичної фiзики. Середнi за часом i за ансамблем. Ергодична гiпотеза. Статистичнi ансамблi Гiббса.

11.Мiкроканонiчний ансамбль. Мiкроканонiчний розподiл Гiббса.

12.Принцип Больцмана, статистичне визначення ентропiї.

13.Загальна схема розрахунку термодинамiчних характеристик за допомогою принципу Больцмана. Її застосування на прикладi обчислення термiчного та калоричного рiвнянь стану iдеального атомного газу.

14.Парадокс Гiббса.

15.Канонiчний ансамбль. Канонiчний розподiл Гiббса. Статистична сума i статистичний iнтеграл.

16.Основнi поняття та формули квантової статистичної фiзики: рiвняння Неймана, статистичний оператор, матриця густини ймовiрностi, статистична сума.

17.Загальна схема розрахунку термодинамiчних характеристик методом Гiббса. Її застосування на прикладi обчислення термiчного та калоричного рiвнянь стану iдеального атомного газу.

18.Великий канонiчний ансамбль. Великий канонiчний розподiл Гiббса. Великий термодинамiчний потенцiал.

19.Великий канонiчний ансамбль. Великий канонiчний розподiл Гiббса. Визначення середнього числа заповнення hNτ i стану однiєї частинки iдеального газу.

20.Статистична теорiя вироджених термодинамiчних систем. Розподiл Фермi-Дiрака.

21.Статистична теорiя вироджених термодинамiчних систем. Розподiл Бозе-Ейнштейна.

22.Термодинамiчнi властивостi невиродженого iдеального газу двохатомних молекул. Особливостi систем молекул, що складаються з однакових атомiв.

23.Термодинамiчнi властивостi невиродженого iдеального газу, що складається з нелiнiйних багатоатомних молекул.

24.Методика обчислення калоричного та термiчного рiвнянь стану вироджених систем.

1

25.Термодинамiчнi властивостi електронного газу в металах.

26.Термодинамiчнi властивостi виродженого iдеального бозе-газу. Конденсацiя Бозе-Ейнш- тейна.

27.Термодинамiчнi властивостi рiвноважного теплового випромiнювання абсолютно чорного тiла.

28.Теорiя теплоємностi твердого тiла.

29.Статистична теорiя носiїв заряду в напiвпровiдниках. Явище компенсацiї. Властивостi власних напiвпровiдникiв.

30.Статистична теорiя носiїв заряду в напiвпровiдниках. Залежнiсть концентрацiї носiїв струму вiд температури у домiшкових напiвпровiдниках.

31.Термодинамiчнi властивостi речовини в електричному та магнiтному полях.

32.Вiд’ємнi температури.

33.Термодинамiчнi властивостi неiдеального газу. Рiвняння стану ван дер Ваальса, фiзичний змiст параметрiв цього рiвняння.

34.Термодинамiчна рiвновага в гетерогенних системах. Правило фаз Гiббса. Кривi фазової рiвноваги.

35.Умови хiмiчної рiвноваги. Закон дiючих мас.

36.Теорiя дисоцiацiї газу двохатомних молекул.

37.Iонiзацiйна рiвновага. Формула Саха.

38.Класифiкацiя фазових переходiв. Фазовi переходи 1-го роду. Формула Клапейрона-Кла- узiуса.

39.Фазовi переходи. Класифiкацiя фазових переходiв. Рiвняння Еренфеста для фазових переходiв 2-го роду.

40.Флуктуацiї термодинамiчних величин. Флуктуацiї та кореляцiя кiльостi частинок та внутрiшньої енергiї.

41.Термодинамiчна теорiя флуктуацiй. Флуктуацiя температури.

42.Вивiд кiнетичного рiвняння Больцмана з рiвняння Лiувiлля.

43.Явище провiдностi електронного газу.

44.Явища дифузiї, теплопровiдностi та термоелектрорушiйної сили.

Тематичний перелiк задач:

1.Термодинамiчний розрахунок характеристик системи по заданому термiчному рiвнянню стану i калоричному рiвнянню (1 задача).

2.Розрахунок характеристик заданих термодинамiчних циклiв (3 задачi).

3.Розрахунок термодинамiчних характеристик за допомогою принципу Больцмана (1 задача).

4.Розрахунок термодинамiчних характеристик класичних i квантових невироджених систем по методу Гiббса (8 задач).

5.Розрахунок термодинамiчних характеристик вироджених систем (5 задач).

6.Розрахунок умов фазової рiвноваги в однокомпонентних системах (1 задача).

7.Розрахунок умов хiмiчної рiвноваги (2 задачi).

8.Розрахунок флуктуацiй у заданих системах (2 задачi).

Затверджено на засiданнi кафедри теоретичної фiзики 13.12.2013 р., протокол № 10. Пiдготував проф. Дацюк В.В.

2