наверх

Неравновесная термодинамика

Дату старта объявим позже

Настоящая учебная дисциплина дает пользователям знания в области современных представлений об основах термодинамики неравновесных систем и процессов, позволяет научить связывать физическо-химические свойства открытых систем с динамикой их поведения и структурой, определять устойчивость стационарных состояний, анализировать неравновесные фазовые переходы, использовать математические методы для анализа диссипативных структур, а также для определения параметров активных физико-химических сред.

О курсе

Курс знакомит пользователей с основами термодинамического описания систем при отклонении от равновесия, вводит понятие конечного состояния, дает формулировку принципа Пригожина и глобального критерия эволюции. На основе полученных знаний они осваивают методы расчета неравновесных фазовых переходов, методы анализа точечных и автоколебательных конечных состояний, способы изучения динамического хаоса. Курс необходим для всех направлений деятельности в области физики конденсированного состояния вещества и является базой для профессиональных дисциплин. Он сочетает в себе как теоретическую, так и профориентированную составляющие.

Формат

Еженедельные занятия будут включать:

  • просмотр тематических видео-лекций;
  • изучение иллюстрированных текстовых материалов с представлением общих и частных законов кинетики, разбором часто встречающихся задач, включающих 2-3 вопроса на самопроверку усвоения теоретического материала;
  • выполнение многовариантных тестовых заданий с проверкой результатов;
  • последовательное выполнение комплекса практических учебных заданий.

Важным элементом изучения дисциплины является выполнение индивидуального домашнего задания, связанного с освоением методов кинетического анализа процессов в конденсированных системах. Предусмотрено промежуточное контрольное мероприятие по разделам курса и итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

  1. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 2000г., 687с.
  2. А.Л.Петелин, Нелинейная термодинамика. М.: Изд.Дом МИСиС, 2011, 110с.
  3. А.Ю.Лоскутов, А.С.Михайлов, Введение в синергетику.. М: Изд Наука 1990, 272с.

Требования

В разделах данного семестрового модуля содержатся как теоретическая, так и практическоориентированная направленность. Данный семестровый модуль связывает и одновременно развивает фундаментальную подготовку обучающихся с ее профессиональной направленностью.
Для успешного освоения данного модуля обучающимися предварительно должны быть освоены модули: “Физика”, "Химия", "Фазовые равновесия и структурообразования", "Математический анализ",
Для освоения данного семестрового модуля обучающиеся должны знать:

  • фундаментальные разделы неорганической, органической и физической химии, их законы и методы, свойства химических элементов, соединений и материалов на их основе, закономерности структурообразования и фазовых превращений;

должны уметь:

  • на основе информационного поиска проводить расчеты основных физико-химических характеристик реакционных систем для определения возможности и интенсивности протекания в них различных превращений;

должны владеть навыком:

  • критического восприятия информации;
  • общения на иностранном языке для получения информации из зарубежных источников, расчета технологических процессов, использования методов структурного анализа и определения физических и физико-химических свойств материалов, техники проведения экспериментов.

Программа курса

Курс состоит из двенадцати лекций:
Лекция 1. . Отклонения реальных систем от равновесия. Возможные способы описания. . (водное занятие)
Леция 2. Степень отклонения от равновесия, как критерий выбора способа описания системы. Локальное равновесие. 
Леция 3. Термодинамические потоки и термодинамические силы
Леция 4. 1,2 и 3-й законы Онзагера. Производство энтропии и принцип Пригожина.
Леция 5. Критерий эволюции Гленсдорфа-Пригожина. Самоорганизация  в неравновесных системах.
Леция 6. Классификация диссипативных структур, условия их существования.
Леция 7. Динамические модели процессов с одной переменной. Критические бифуркационные точки.
Леция 8. Автокатализ с ветвлением и неравновесные фазовые переходы.
Леция 9. Ангармонический осциллятор и структурная устойчивость неравновесных систем.
Леция 10. . Система Лотки-Вольтерры, хищники и жертвы.
Леция 11. Динамическая модель произвольной неравновесной системы. Понятие катастрофы
Раздел 12. Бистабильные неравновесные среды.

Результаты обучения

В результате освоения курса «Термодинамика неравновесных состояний» студент способен:

  • использовать термодинамический анализы для проведения расчетов неравновесных фазовых превращений в макроскопических системах
  • составлять и решать линейные и нелинейные уравнения различных процессов в гомогенных и гетерогенных системах, в особенности, уравнения  диффузии с источником
  • фиксировать условия эволюции и конечных состояний в макроскопических системах
  • самостоятельно работать с литературой для поиска информации об отдельных определениях, понятиях и терминах в области неравновесной термодинамики
  • рассчитывать параметры конечных состояний неравновесных процессов в конденсированных системах по экспериментальным данным.

Формируемые компетенции

  • (22.03.01 Материаловедение и технологии материалов), (11.03.04 Электроника и наноэлектроника), (28.03.01. Нанотехнологии и микросистемная техника)
  • Знать теоретические основы организации и планирования физических исследований, ОПК-1;
  • Знать основы химической кинетики, катализа и электрохимии, ОПК-1;
  • Уметь применять основы химической кинетики, катализа и электрохимии при описании полученных экспериментальных результатов, ОПК-1;
  • Уметь поставить физический эксперимент, уметь работать с аппаратурой и приборами ОПК-1.

Направления подготовки

01.04.07 Физика
  • 12 недель

    длительность курса

  • 4 зачётных единицы

    для зачета в своем вузе

портрет преподавателя

Петелин Александр Львович

Доктор физико-математических наук, профессор
Должность: Профессор каф.физической химии НИТУ «МИСиС»