Lista pitanja za ispit iz kolegija Uvod u statističku fiziku


Važna obavijest

Pitanja i pojmovi koja se obavezno moraju znati
  • unutrašnja energija
  • jednadžba stanja idealnog plina
  • zakoni termodinamike - nabrojati
  • 1. zakon termodinamike i izvršeni rad
  • entropija
  • reverzibilnost i ireverzibilnost
  • perpetuum mobile 1. i 2. vrste
  • Carnotov idealni stroj
  • toplinski kapacitet
  • ekviparticijski teorem (zakon jednake raspodjele energija)
  • Maxwellova raspodjela
  • Boltzmannova raspodjela
  • fazni prostor stanja
  • 3. zakon termodinamike i diskretnost energija
  • Bose-Einsteinova raspodjela
  • Fermi-Diracova raspodjela
  • bozoni i fermioni


Pitanja za veću ocjenu (s potpitanjima)
1. Kinetička teorija plinova
1.1 Unutrašnja energija i međumolekularni sudari.
  • Što je srednji slobodni put ?
  • Opisati Born-Bormannov pokus !

1.2 Što je idealni plin ? Izračunati tlak idealnog plina !
  • Srednja kvadratna brzina čestica plina.

2. Termodinamika
2.1 Što su funkcije stanja i funkcije procesa ? Što je jednadžba stanja ?
  • Reverzibilni i ireverzibilni procesi.
  • Intenzivni i ekstenzivni veličine.

2.2 Realni plinovi i izvod Van der Waalsova jednadžbe.
  • Značenje pojedinih članova u Van der Waalsovoj jednadžbi.
  • Virijalni razvoj.

2.3 Prvi zakon termodinamike.
  • Izvršeni rad.
  • Adijabatski procesi.
  • Perpetuum mobile 1. vrste.

2.4 Drugi zakon termodinamike.
  • Clausiusova nejednakost.
  • Termodinamička ravnoteža.
  • Boltzmannova definicija entropije.
  • Perpetuum mobile 2. vrste.

2.5 Carnotov kružni proces i idealni stroj.
  • Izotermni i adijabatski procesi.
  • Vrste strojeva.

2.6 Toplinski kapacitet i treći zakon termodinamike.
  • Toplinski kapaciteti pri konstantnom volumenu i tlaku.

2.7 Uvjeti stabilnosti termodinamičkog stanja i termodinamički potencijali.
  • Gibbsova energija.
  • Slobodna energija.
  • Entalpija.

2.8 Dva tijela u termičkom kontaktu.
  • Uvjeti ravnoteže.

2.9 Sistemi promjenljivog broja čestica.
  • Kemijski potencijal.

3. Klasična statistička fizika
3.1 Maxwellova raspodjela molekula prema brzinama.
  • Srednje brzine.

3.2 Mogu li molekule zraka napustiti Zemlju ?

3.3 Sternov pokus.

3.4 Fazni prostor i ograničenje klasične statističke fizike.
  • Hamiltonove jednadžbe gibanja.
  • Primjer harmoničnog oscilatora.
  • Kvantna stanja sustava.

3.5 Boltzmannova raspodjela.
  • Termodinamička vjerojatnost.
  • Stirlingova formula.
  • Lagrangeovi multiplikatori.

3.6 Objašnjenje drugog zakona termodinamike.

3.7 Prosječne vrijednosti fizičkih veličina, particijska funkcija i slobodna energija.

3.8 Brownovo gibanje.

3.9 Molekule u gravitacijskom polju.

3.10 Zakon jednake raspodjele energija i Daltonov zakon.

3.11 Linearni harmonični oscilator.

3.12 Toplinski kapacitet kristalne rešetke i idealnog plin.
  • Plemeniti plinovi.
  • Dvoatomske molekule.
  • Više atomske molekule.

4. Kvantna statistička fizika
4.1 Kvantna statistička fizika
  • Translacija.
  • Rotacija.
  • Titranje.
  • Elektronska pobuđenja.

4.2 Particijska funkcija i slobodna energija za kvantni sustav.

4.3 Objašnjenje trećeg zakona termodinamike.

4.4 Negativne temperature, laseri.

4.5 Prosječna energija harmoničnog oscilatora.

4.6 Zračenje crnog tijela.
  • Planckova formula
  • Stefan-Boltzmannov zakon
  • Wienov zakon

4.7 Titranje atoma u kristalima i Einsteinov model.

4.8 Titranje atoma u kristalima i Debyeov model.

4.9 Bose-Einsteinova funkcija raspodjele.

4.10 Fermi-Diracova funkcija raspodjele.

4.11 Granica klasične statistike.

4.12 Izvod gustoće stanja.

4.13 Jako degenerirani fermionski plin za T=0 i T>0.
  • Jako degenerirani realni fermionski sistemi

4.14 Bose-Einsteinova kondenzacija