наверх

Неравновесная термодинамика

Дату старта объявим позже

Дата начала записи на курс еще не объявлена

  • 5 недель

    длительность курса

  • 2 зачётных единицы

    для зачета в своем вузе

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.

О курсе

 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.

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

Раздел 1 Общий термодинамический подход к описанию макросистем

  • Макросистемы – способы описания

  • Отличительные черты и особенности классического

  • термодинамического описания

  • Степень отклонения от равновесия – критерий

  • способов термодинамического описания

  • Необходимое условие для расширения

  • термодинамического описания на неравновесные системы

Раздел 2 Линейная термодинамика. Часть №1

  • Первый закон Онзагера

  • Второй закон Онзагера

  • Определение термодинамических сил.

  • Третий закон Онзагера

Раздел 3 Линейная термодинамика. Часть №2

  • Диффузионные задачи

  • Принцип Пригожина

  • Область нелинейных законов – универсальный критерий эволюции

Раздел 4 Самоорганизация. Диссипативные структуры

  • Увеличение степени порядка в неравновесных системах

  • Самоорганизация – эффект Бенара

  • Самоорганизация – эффект Тейлора

  • Самоорганизация – реакция Белоусова-Жаботинского

Раздел 5 Нелинейная термодинамика - динамические модели процессов с одной переменной

  • Динамические модели неравновесных процессов

  • Автокатализ, динамика популяций

  • Автокатализ с ветвлением, неравновесные фазовые переходы

  • Пример неравновесного фазового перехода. Ангармонический осциллятор

Результаты обучения

В результате освоения курса 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

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

03.03.02 Физика
01.04.07 Физика
портрет преподавателя

Петелин Александр Львович

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

Похожие курсы