PředmětyPředměty(verze: 954)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Statistická termodynamika, molekulové modelování a simulace - M403002
Anglický název: Statistical Thermodynamics, Molecular Modeling and Simulation
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Fakulta: Fakulta chemicko-inženýrská
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:6
E-Kredity: letní s.:6
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:3/1, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen / neomezen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc.
Malijevský Alexandr prof. Mgr. Ph.D., DSc.
Záměnnost : N403023
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
Předmět pokrývá základy statistické termodynamiky klasických molekulárních systémů a její aplikace pro molekulového modelování. Výklad zahrnuje též obecné metody matematické statistiky, které lze využít i v mnoha jiných oborech.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Výstupy studia předmětu -

Studenti budou umět:

Aktivně používat statistickou termodynamiku pro řešení fyzikálně-chemických úloh

Používat statistické a simulační metody pro stochastické procesy

Spočítat měřitelné (makroskopické) vlastnosti látky na základě molekulárního chování

Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Literatura -

Z:Malijevský A, Lekce ze statistické termodynamiky, VŠCHT, Praha, 2009, 978-80-7080-710-1

Z:Nezbeda I.,Kolafa J.,Kotrla M., Úvod do počítačových simulací. Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum, Praha, 2003, 80-246-0649-6

D: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 978-0-19-954337-3

D: Frenkel D.,Smit B, Understanding Molecular Simulation � From Algorithms to Applications, New York, 2002, Academic Press, 0-12-267351-4

D: Allen M. P.,Tildesley D. J., Computer Simulation of Liquids, Oxford, Clarendon Press, 2002, 0-19-855375-7

Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Studijní opory -

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403027.html

Poslední úprava: Řehák Karel (02.03.2018)
Sylabus -

1. Klasická termodynamika - stručné opakování. Základní principy statistické mechaniky, ergodická hypotéza. Fázový prostor.

2. Matematická statistika - nejdůležitější rozdělení: binomické, Poissonovo, normální. Pojem střední hodnoty a fluktuace. Stirlingova formule (odvození).

3. Mikrokanonický soubor. Entropie jako míra chaosu. Vztah mezi statistickou mechanikou a termodynamikou.

4. Viriálový a ekvipartiční teorém. Výpočet energie a tepelné kapacity - příklady.

5. Kanonický a grandkanonický soubor. Výpočet termodynamických funkcí a jejich fluktuací. Partiční funkce.

6. Ideální plyn: od partiční funkce k stavové rovnici.

7. Neideální chování látek. Molekulární modely. Korelační funkce a strukurní faktor. Viriálový rozvoj.

8. Aplikace I: výpočet rovnovážné konstanty u chemických reakcí v plynné fázi.

9. Aplikace II: harmonický ideální krystal a záření černého tělesa.

10. Modelování v chemii: Síly mezi molekulami, silové pole. Molekulová mechanika. Okrajové podmínky, výpočet dlouhodosahových sil.

11. Molekulární dynamika: integrátory, integrály pohybu. Termostat a barostat.

12. Monte Carlo: Markovův řetězec, Metropolisův algoritmus. Náhodná čísla. Použití MC v různých souborech. Optimalizace.

13. Počítačový experiment: Návrh experimentu, měření veličin, stanovení nejistot.

14. Kinetické veličiny v rovnovážné a nerovnovážné MD. Brownovská dynamika a disipativní částicová dynamika.

Poslední úprava: Kolafa Jiří (08.02.2018)
Studijní prerekvizity -

fyzikální chemie I a II

Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -

Vypracování individuálního projektu.

Splnění výpočetních příkladů pro zápočet.

Ústní zkouška.

Poslední úprava: Řehák Karel (02.03.2018)
Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Obhajoba individuálního projektu 0.5 14
Účast na přednáškách 1.5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1.5 42
Práce na individuálním projektu 1 28
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
Účast na seminářích 0.5 14
6 / 6 168 / 168
Hodnocení studenta
Forma Váha
Obhajoba individuálního projektu 10
Protokoly z individuálních projektů 20
Průběžné a zápočtové testy 50
Ústní zkouška 20

 
VŠCHT Praha