|
Vyučující
|
-
Brázda Luboš, Ing. Ph.D.
-
Horáček Aktham, doc. Dr. RNDr.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Pojem stav, stavová proměnná. Stav v termodynamice (srovnání s mechanikou). Energie. Zákon zachování energie. Práce. Pracovní parametry. První termodynamický zákon. 2. Pojem práce, pojem tepla, teplo jako diferenciální forma, integrační faktor, význam totálního diferenciálu, druhý termodynamický zákon a jeho vztah k integrabilitě určité diferenciální formy. 3. Systémy s výměnou částic a chemické reakce (elektrochemický potenciál, afinita, zákon působících hmot). Daltonův zákon. Míchání plynů, Gibbsův paradox. 4. Ilustrace termodynamiky - ideální plyn, rovnice "90-procent", jiné energetické proměnné (entalpie atd.), Legendreova transformace, vztahy mezi derivacemi rozmanitých veličin. 5. Fázové přechody prvního druhu, Clapeyronova rovnice, kritický bod, neideální plyn, van der Waalsova rovnice. 6. Kontinuální popis, Cauchyho teorém, bilanční rovnice, produkce veličiny, lokální rovnováha. 7. Produkce entropie, termodynamické toky a síly, příklady. Konstitutivní vztahy. 8. Minimální produkce entropie. Lineární termodynamika, Onsagerovy relace, příklady (termoelektrické jevy). 9. Pojem a význam stability, stabilita v termodynamice, druhý diferenciál entropie, nadbytek produkce entropie. Příklady: chemické reakce v systémech daleko od rovnováhy, stabilita, význam autokatalytických reakcí. 10. Odvození rovnice vedení tepla. Klasifikace termodynamických systémů z hlediska stability: rovnováha, blízko od rovnováhy, daleko od rovnováhy. Role hraničních podmínek, stacionární stavy, role maxima entropie či minimální produkce entropie, meze stability. Disipativní struktury. 11. Za hranicemi lokální rovnováhy - tepelné vlny, rozšířená termodynamika. Telegrafická rovnici vedení tepla. Základní myšlenky racionální termodynamiky.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška
- Kontaktní výuka
- 65 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 60 hodin za semestr
- Příprava na souhrnný test [6-30]
- 40 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se na úrovni základního kurzu fyziky KFY/FYA1 |
| orientovat se v diferenciálním a integrálním počtu |
| orientovat se v základech maticového a vektorového počtu |
| Odborné dovednosti |
|---|
| integrovat a derivovat (rovněž parciální derivace) |
| řešit základní typy obyčejných diferenciálních rovnic |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se v otázce druhého termodynamického zákona a obecného principy nerovnovážné termodynamiky |
| orientovat se v otázce lineární termodynamika a Onsagerovy relace |
| orientovat se v otázce rovnovážná termodynamika jako kompletní, logicky propojený systém |
| popsat jednotný pohled na základní rovnice hydrodynamiky, mechaniky kontinua a termodynamiky kontinua |
| popsat jiné přístupy v nerovnovážné termodynamice, základní ideje rozšířené a racionální termodynamiky |
| vysvětlit pojem entropie i se základním porozuměním z hlediska statistické fyziky |
| Odborné dovednosti |
|---|
| řešit jednoduché úlohy z rovnovážní nerovnovážné termodynamiky, má však dobrý základ i pro řešení složitějších problémů technické praxe z oblasti tepelných procesů, termomechaniky materiálů a některých úloh materiálové fyziky |
| velmi dobře své znalosti uplatnit i v pedagogickém působení na všech úrovních terciárního vzdělávání |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| student má odborné znalosti potřebné k další specializaci v oblasti kontinuální fyziky a termomechaniky . Má velmi dobrý základ pro počítačové modelování komplexních makroskopických systémů a počítačové simulace z oblasti termomechaniky. Rovněž má dobrý přehled o logické stavbě termodynamika a jejich současných trendech. Je schopen velmi dobře tyto znalosti uplatnit i v pedagogickém působení |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Samostatná práce studentů, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Ústní zkouška, |
| Test, |
| Písemná zkouška, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Průběžné hodnocení, |
|
Doporučená literatura
|
-
Feynman, Richard P.; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew. Feynmanovy přednášky z fyziky : s řešenými příklady. 1/3. 1. vyd. Praha : Fragment, 2000. ISBN 80-7200-405-0.
-
Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya. Modern thermodynamics : from heat engines to dissipative structures. Chichester : John Wiley & Sons, 1998. ISBN 0-471-97393-9.
-
Kvasnica, Jozef. Termodynamika. Vyd. 1. Praha : SNTL, 1965.
|