PředmětyPředměty(verze: 954)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Úvod do moderní teorie fázových přechodů - N403042
Anglický název: Introduction to the modern theory of phase transitions
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Fakulta: Fakulta chemicko-inženýrská
Platnost: od 2013 do 2019
Semestr: zimní
Body: zimní s.:4
E-Kredity: zimní s.:4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:3/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen / neurčen (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: Malijevský Alexandr prof. Mgr. Ph.D., DSc.
Je záměnnost pro: M403019
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
V tomto kurzu se seznámíme s hlavními principy fázových přechodů na základě obecných principů a jednoduchých modelů. Přednáška zahrnuje krátké shrnutí toho nejdůležitějšího z termodynamiky (její základy se předpokládají) a statistické mechaniky (i pro ty, kteří o ni dosud neslyšeli). Vývoj přednášky směřuje od obecných zákonitostí k populárním aplikacím (nanotechnologie, 'microfluidics', tekuté krystaly...).
Poslední úprava: Malijevský Alexandr (05.09.2012)
Výstupy studia předmětu -

Studenti budou umět:

  • chápat principy fázových přechodů a jejich obecné zákonitosti
  • požívat jednodušší modely pro popis fázových přechodů

Poslední úprava: TAJ403 (25.09.2013)
Literatura -

Budou dodány výpisky z jednotlivých témat

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (28.08.2013)
Studijní opory -

Nejsou.

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (26.09.2013)
Metody výuky -

Klasická přednáška resp. samostudium

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (28.08.2013)
Sylabus -

1. Základní pojmy: Termodynamický potenciál, vztahy mezi nimi, Legendrova transformace, intenzivní a extenzivní proměnné, soubor, Boltzmannův faktor, partiční funkce, statistická definice entropie, mezimolekulární síly, korelační funkce.

2. Důsledky druhé věty: Entropie, fundamentální rovnice termodynamiky, Eulerova věta o homogenních funkcích, podmínky rovnováhy, konvexita potenciálů.

3. Teorie stability: Metastabilní stav, spinodála, Hessián, pozitivní definitnost, obecné podmínky stability.

4. Teorie stability (pokračování): Příklady, zkoumání stability v různých reprezentacích, jejich ekvivalence, stabilita binární směsi, fázové diagramy.

5. Van der Waalsova teorie: Klasifikace fázových přechodů, kritický bod, van der Waalsova stavová rovnice a její řešení.

6. Nukleace: Mechanismus fázových přechodů, klasická teorie nukleace, heterogenní nukleace, spinodální dekompozice.

7. Fázové přechody druhého druhu: Isingův model, Heisenbergův model, perkolace, feromagnetismus, vztah mezi magnetickými a molekulárními modely.

8. Landauova teorie: Parametr uspořádání, symetrie volné energie a její rozvoj, teorie středního pole.

9. Kritické jevy: Poruchový rozvoj, Bogoljubovova nerovnost, vyšší kritická dimenze, kritické exponenty, škálovací relace, univerzalita.

10. Za teorií středního pole: Fluktuace a jejich význam v okolí kritického bodu, renormalizace, fixní body, nástin teorie renormalizační grupy.

11. Fázové přechody nehomogenních systémů: Termodynamické relace, povrchové příspěvky, Wenzlův a Cassie modely, super-hydrofobní povrchy..

12. Teorie smáčení: Kontaktní úhel, povrchové napětí, Youngova a Laplaceova relace, částečné a úplné smáčení, kritické smáčení, "předsmáčení" (prewetting), vliv krátkodosahových resp. dalekodosahových sil, efektivní povrchový potenciál, aproximace "sharp-kink", Hamakerova konstanta, smáčení na zakřivených površích.

13. Fázové přechody v nanopórech: Vliv omezeného prostoru na termodynamiku a fázové chování, kapilární kondenzace, "vrstvení" (layering), limity klasických teorií, mikroskopický přístup, vliv mezimolekulárního působení na fázové chování, adheze kontra koheze, aplikace pro nanotechnologie.

14. Fázové přechody komplexních systémů: Fázové přechody tekutých krystalů, izotropní, nematická a smektická fáze, Onsagerova teorie, polymerní a koloidní roztoky, entropicky řízené fázové přechody, změny konformací polymerů.

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (28.08.2013)
Studijní prerekvizity -

Fyzikální chemie I

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (26.09.2013)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -

Ústní zkouška

Poslední úprava: Malijevský Alexandr (28.08.2013)
 
VŠCHT Praha