TERMODINAMIKA VIZSGATÉTELEK

másodéves fizikus, geofizikus, fizikus-informatikus hallgatóknak

2004-2005 első félév

1. A termodinamika helye a klasszikus fizikában. Extenzív és intenzív mennyiségek. Kölcsönhatások és falak, izolált, adiabatikus és zárt rendszer. A termodinamika nulladik főtétele, empírikus hőmérséklet. Állapotegyenlet, hőtágulás, kompresszibilitás. Hőmérők, termosztát.

2. A termodinamika első főtétele. Külső és belső energia. Munkavégzés és hőátadás. A Joule-féle keverőlapátos kaloriméter. Mai kaloriméterek. Hőkapacitás, fajhő különböző körülmények között. Joule – Gay-Lussac kísérlet. Adiabata.

3. A termodinamika második főtétele. Irreverzibilitás. Az entrópia definiáló tulajdonságai. Entrópia és hő, integráló osztó. Abszolút hőmérséklet. Clausius-féle egyenlőtlenség. Carnot-körfolyamat. Egyensúly blokkokból álló rendszerekben. Lokális egyensúly.

4. Egyensúlyfeltételek különböző körülmények között. Termodinamikai potenciálok, Legendre-transzformáció. Az egyensúly stabilitása, instabilitás és fázisszétválás, Le Chatelier – Braun elv.

5. Maxwell-relációk. Változóhelyettesítés, Jacobi-determinánsok. Homogenitás, Gibbs-Duhem reláció, termikus és kalorikus állapotegyenlet.

6. Ideális gáz, Van der Waals gáz, Joule-Thomson effektus, fotongáz, kristályok és gumi rugalmassága, dielektrikumok, mágnesek, szupravezetők.

7. Keverési entrópia. Gibbs-paradoxon. Híg nem-elektrolit oldatok. Ozmózis, gőznyomás, oldhatóság. Fagyáspont-csökkenés, forráspont-emelkedés.

8. Kémiai egyensúly, a tömeghatás törvénye, galvánelemek. Membrán-egyensúlyok.

9. A termodinamika harmadik főtétele. Alacsony hőmérsékletek előállítása, a hélium cseppfolyósítása.

10. Fázisátmenetek, fázisdiagram. Clausius-Clapeyron egyenlet. Gibbs-féle fázisszabály. Keverékek szétválása, forrása, megszilárdulása.

11. Kritikus pont, kritikus opaleszcencia. Másodrendű fázisátalakulások. Kritikus exponensek. Landau-elmélet.

12. Irreverzibilis folyamatok: hővezetés, diffúzió, elektromos vezetés. Einstein-reláció. Kereszteffektusok, Onsager-relációk. Termodiffúzió, termoelektromosság, Peltier-hő.

13. Nemlineáris disszipatív rendszerek. Kémiai reakciókinetika. Bénard-instabilitás, Lorenz-modell. Fixpont, határciklus, káosz.