|
Lecturer(s)
|
-
Páleníček Daniel, Ing. Ph.D.
-
Pánek Jiří, Doc. Dr. RNDr.
|
|
Course content
|
1. The notion of state, state variable. State in thermodynamics (comparison with mechanics). Energy. Energy balance law. Work. Work parameters. First law of thermodynamics. 2. The notion of work, notion of heat, heat as a differential form, integration factor, meaning of the total differential, second law of thermodynamics and its relation to the integrability of particular differential form. 3. Systems with particle exchange and chemical reactions (electrochemical potential, affinity, Guldberg-Waage law). Dalton law. Mixing gases, Gibbs paradox. 4. Illustration of thermodynamics - ideal gas, "90 percent" equation, other energetic variables (enthalpy, etc.). Legendre transformation, relations between derivatives of various quantities. 5. First-order phase transitions, Clapeyron equation, critical point, non-ideal gas, van der Waals equation. 6. Continuum description, Cauchy theorem, balance laws, production of quantity, local equilibrium. 7. Entropy production, thermodynamical fluxes and forces, examples. Constitutive relations. 8. Minimum entropy production. Linear thermodynamics. Onsager relations, examples (thermoelectric phenomena) 9. Notion and the meaning of stability, stability in thermodynamics, second differential of entropy, excess entropy production. Examples: chemical reactions in systems far from equilibrium, stability, meaning of autocatalysis reactions. 10. Derivation of the heat conduction equation. Classification of thermodynamical systems upon stability: equilibrium, near to equilibrium, far from equilibrium. The role of boundary conditions, steady states, role of the maximum of entropy or minimum entropy production, limits of stability. Dissipative structures. 11. Beyond the local equilibrium - heat waves, extended thermodynamics. Telegraph equation. Basic ideas of rational thermodynamics.
|
|
Learning activities and teaching methods
|
Lecture
- Contact hours
- 65 hours per semester
- Preparation for an examination (30-60)
- 60 hours per semester
- Preparation for comprehensive test (10-40)
- 40 hours per semester
|
| prerequisite |
|---|
| Knowledge |
|---|
| orientovat se na úrovni základního kurzu fyziky KFY/FYA1 |
| orientovat se v diferenciálním a integrálním počtu |
| orientovat se v základech maticového a vektorového počtu |
| Skills |
|---|
| integrovat a derivovat (rovněž parciální derivace) |
| řešit základní typy obyčejných diferenciálních rovnic |
| learning outcomes |
|---|
| Knowledge |
|---|
| 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 |
| Skills |
|---|
| 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 |
| Competences |
|---|
| 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 |
| teaching methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Lecture |
| Skills |
|---|
| Practicum |
| Individual study |
| assessment methods |
|---|
| Knowledge |
|---|
| Oral exam |
| Test |
| Written exam |
| Skills |
|---|
| Continuous assessment |
|
Recommended literature
|
-
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.
|