SylabUZ

Wygeneruj PDF dla tej strony

Fizyka przejść fazowych - opis przedmiotu

Informacje ogólne
Nazwa przedmiotu Fizyka przejść fazowych
Kod przedmiotu 13.2-WF-FizP-FiPFa-Ć-S14_genQEF3J
Wydział Wydział Fizyki i Astronomii
Kierunek Fizyka
Profil ogólnoakademicki
Rodzaj studiów pierwszego stopnia z tyt. licencjata
Semestr rozpoczęcia semestr zimowy 2017/2018
Informacje o przedmiocie
Semestr 5
Liczba punktów ECTS do zdobycia 6
Typ przedmiotu obowiązkowy
Język nauczania polski
Sylabus opracował
  • prof. dr hab. Andrzej Drzewiński
Formy zajęć
Forma zajęć Liczba godzin w semestrze (stacjonarne) Liczba godzin w tygodniu (stacjonarne) Liczba godzin w semestrze (niestacjonarne) Liczba godzin w tygodniu (niestacjonarne) Forma zaliczenia
Wykład 30 2 - - Egzamin
Ćwiczenia 30 2 - - Zaliczenie na ocenę

Cel przedmiotu

Zapoznanie studenta z rozwojem pojęć i metod obliczeniowych związanych z przejściami fazowymi i towarzyszącymi im zjawiskami krytycznymi, zaznajomienie studenta z mechanizmami przemian fazowych, zarówno w ujęciu fenomenologicznym, jak i mikroskopowym, przedstawienie i omówienie wyników eksperymentalnych dla różnych zjawisk fizycznych pod kątem przejść fazowych.

 

Wymagania wstępne

Znajomość materiału kursowych wykładów „Podstawy fizyki I i II”

 

Zakres tematyczny

WYKŁAD:
- Elementy termodynamiki: cztery prawa termodynamiki, potencjały termodynamiczne, równanie stanu gazu doskonałego oraz gazu rzeczywistego (równanie van der Waalsa)
- Fazy i przejścia fazowe: pojęcie fazy, diagram fazowy typowej substancji, klasyfikacja przejść fazowych, termodynamiczny opis przejść fazowych, rola korelacji
- Model Isinga: mikroskopowa analiza przejść fazowych, statystyczny zespół kanoniczny, ścisłe rozwiązana, metody przybliżone
- Teoria Pola Średniego: klasyczna teoria średniego pola Landau'a, parametr porządku
- Skalowanie: analiza wymiarowa i parametry bezwymiarowe, charakter krytycznych osobliwości, indeksy krytyczne a relacje między nimi, hipoteza skalowania
- Grupa Renormalizacyjna: wyznaczanie indeksów krytycznych oraz temperatury krytycznej, przestrzeń parametrów Hamiltonianu, punkty stałe transformacji grupy renormalizacyjnej, transformacja blok-węzeł
- Przejścia fazowe w układach kwantowych: symetria funkcji falowej w mechanice kwantowej, opis statystyczny układów kwantowych, kondensat Bosego-Einsteina, nadciekłość, nadprzewodnictwo
- Uniwersalność: hipoteza uniwersalności i jej konsekwencje, klasy uniwersalności

- Skalowanie skończenie rozmiarowe: wyznaczanie temperatury krytycznej oraz indeksów krytycznych w oparciu o analizę układów o skończonych rozmiarach, kumulanty Bindera
- Przejścia fazowe w cieczach przy udziale powierzchni: mieszaniny dwuskładnikowe, ciecze proste, rola powierzchni, kondensacja kapilarna, adsorpcja krytyczna, zwilżanie
- Perkolacje: przejścia fazowe w układach z przypadkową strukturą, próg perkolacji dla różnych sieci, parametr porządku dla perkolacji


ĆWICZENIA:
- Termodynamika: procesy termodynamiczne, cykl Carnota, entropia, ciepło właściwe
- Teoria pola średniego, przybliżenie Bragga-Williamsa
- Model Isinga: ścisłe rozwiązanie dla przypadku jednowymiarowego, sieć Bethe, dwuwymiarowy model Isinga.
- Teoria Landaua przejść fazowych
- Zjawiska krytyczne: indeksy krytyczne, temperatura krytyczna.
- Perkolacje

 

Metody kształcenia

Zajęcia mają postać wykładów podczas których student jest zachęcany do zadawania pytań. Podczas ćwiczeń studenci analizują wspólnie problemy oraz rozwiązują zadania

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu Symbole efektów Metody weryfikacji Forma zajęć

Warunki zaliczenia

WYKŁAD:
Egzamin ma postać pisemną. Student otrzymuje cztery zadania problemowe, wymagające z jednej strony znajomości materiału, z drugiej umiejętności łączenia różnych zjawisk.

Za każde zadanie można otrzymać od 0 do 5 punktów. Ocena pozytywna wymaga otrzymania przynajmniej 8 punktów (dostateczny za 8-10.5 pkt, plus dostateczny za 11-13.5 pkt, dobry 14-16, plus dobry 16.5-18.5 pkt, bardzo dobry 19-20 pkt).


ĆWICZENIA:
Na ocenę końcową będą miały wpływ następujące czynniki:
- aktywność na ćwiczeniach rachunkowych (40%)
- wynik sprawdzianu pisemnego pod koniec semestru (60%). Sprawdzian będzie polegał na rozwiązaniu problemów podobnych, ale nie identycznych, do tych opracowanych na zajęciach. Przed przystąpieniem do egzaminu student musi uzyskać zaliczenie z ćwiczeń.


Ocena końcowa: średnia ważona ocen egzaminu (60%) i zaliczenia ćwiczeń (40%).

 

Literatura podstawowa

[1] M. Gitterman, V. Halpern, Phase transitions. A Brief Account with Modern Applications, World
Scientific 2004.
[2] R. Hołyst, A. Poniewierski, A. Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów, Wydawnictwo Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa 2005.
[3] K. Huang, Podstawy fizyki statystycznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006.
[4] M. Plischke, B. Bergersen, Equilibrium Phase Transitions, World Scientific 2005.

 

Literatura uzupełniająca

[1] R. Gonczarek, Teoria przejść fazowych. Wybrane zagadnienia, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2004.
[2] K. Huang, Mechanika statystyczna, PWN, Warszawa 1978.
[3] J. Klamut, K. Durczewski, J. Sznajd, Wstęp do fizyki przejść fazowych, Ossolineum, Wrocław 1979.

 

Uwagi


Zmodyfikowane przez prof. dr hab. Mirosław Dudek (ostatnia modyfikacja: 13-09-2017 11:08)