A kurzus
áttekintése
A kurzus a Természettudományi
Kar fizika alapképzési (BSc) szak három szemeszteres, kötelező Kísérleti fizika tárgyának 3.
szemesztere. A tárgyból előadásokat és gyakorlati
foglalkozásokat tartunk, amelyeken a termodinamika és az atomfizika alapvető jelenségeivel és törvényeivel foglalkozunk.
Óraszám,
kreditpont
Heti óraszám:
3 óra előadás és 1 óra gyakorlat (3+1)
Kreditpont: 4
Feltételezett
ismeretek, előkövetelmények
Az alapvető mechanikai és elektromágnességtani
ismereteken túl a többváltozós függvények differenciál- és integrálszámítására
vonatkozó alapismereteket használunk fel.
A tárgy felvételének feltétele a
Kísérleti fizika 2 és a
Többváltozós analízis
tárgyak kreditpontjainak megszerzése.
A kurzus
indul
Minden őszi félévben.
A tavaszi félévben csak vizsgakurzus
van.
Tankönyv,
segédanyag
Tóth A.: Bevezetés a termodinamikába,
Műegyetemi
Kiadó, Budapest, 2001
Tóth
A.: Kibővített óravázlat
(internetről letölthető anyag)
Előadások
Az előadásokat váltakozva az F épület F229
termében illetve egy egyetemi előadóteremben tartjuk.
Az F229 teremben a tananyaghoz
tartozó jelenségekkel kapcsolatos demonstrációs kísérleteket mutatunk be.
Az előadások látogatása ajánlatos,
mert a tananyag tárgyalásának részletei, a tárgyalás mélysége itt derül
ki, másrészt a demonstrációs kísérletek csak itt láthatók.
Gyakorlatok
A gyakorlatokon
a tananyaghoz kapcsolódó feladatok megoldásával foglalkozunk.
A hallgatók a
gyakorlat anyagából a félév során két zárthelyit írnak, amelyek mindegyikének
sikeres megírása az aláírás feltétele.
Vizsga
A tárgyból szóbeli vizsga van, amelyet
az aláírás megszerzése után a vizsgaidőszakban lehet letenni. A vizsgán mindenki véletlenszerűen két tételt húz
az előre kiadott vizsgatételekből, amelyeket legkésőbb a vizsgaidőpontok
kiírásával egy időben ismertetünk.
A vizsgán alapkövetelmény a tárgyalt
fizikai mennyiségek, továbbá az alaptörvények és alkalmazási feltételeik
ismerete. A levezetések és bizonyítások ismerete nem alapkövetelmény, de
ezek nélkül legfeljebb közepes jegy kapható.
A
vizsgakövetelményekhez – az elméleti anyag ismeretén túl – hozzátartozik a
fizikai törvények alkalmazása (tehát egyszerűbb feladatok megoldása), továbbá az
előadáson bemutatott kísérletek és egyéb demonstrációs anyagok ismerete is.
Konzultáció
Konzultációt – szükség szerint
– az előadóval illetve a gyakorlatvezetővel történő megbeszélés alapján tartunk.
A tárgy
tematikája
Termodinamika: A hőmérséklet fogalma és mérése, az ideális gáz
állapotegyenlete. A kinetikus gázelmélet alapjai, a nyomás és hőmérséklet
kinetikus értelmezése, ideális gáz belső energiája, a Maxwell-féle sebességeloszlás.
Reális gázok, van der Waals-egyenlet. Szabad úthossz, diffúzió, hővezetés
és viszkozitás gázokban.
Termodinamikai állapotjellemzés, folyamatmodellek. Hőmennyiség, belső
energia, a hőtan I. főtétele. Fajhő és entalpia, gázok belső energiája
és entalpiája, ideális gáz állapotváltozásai, körfolyamatok.
A hőtan II. főtétele, az entrópia fogalma, az entrópianövekedés tétele.
A statisztikus leírás alapjai: termodinamikai valószínűség, az entrópia
statisztikus értelmezése. Entrópia-változás kiegyenlítődési folyamatokban,
ideális gáz entrópiája, homogén rendszerek belső energiája, entalpiája
és mólhői.
Egyensúlyi feltételek homogén rendszerekben, termodinamikai potenciálok,
fundamentális függvények. A termodinamika differenciális összefüggései:
állapotegyenletek, Maxwell-relációk, Gibbs-Helmholtz-egyenletek. Kémiai
affinitás, a hőtan III. főtétele.
A termodinamika egyenletei változó anyagmennyiségnél, kémiai potenciál,
Euler egyenletek, Gibbs-Duhem reláció. Fázisátalakulások egykomponensű
rendszerekben, Clausius--Clapeyron-egyenlet.
Többkomponensű rendszerek, híg oldatok néhány sajátsága, kémiai reakciók,
a tömeghatás törvénye.
Bevezetés az
atomfizikába:
A kvantumfizika előzményei: fotoeffektus, Compton-effektus, atomi
színképek, atommodellek, a Bohr-féle kvantumfeltétel, de Broglie-hullám.
Hullámfüggvény, stacionárius Schrödinger-egyenlet, és megoldása egyszerű
esetekben. Az alagúteffektus.
Tárgykövetelmények
A tárgy oktatása
előadásokon és gyakorlati foglalkozásokon történik. Gyakorlati jegy nincs, az
aláírás feltétele azonban a félév során két zárthelyi sikeres megírása, ami
egyben a vizsgára bocsátás feltétele is.
A zárthelyi sikeres, ha a kapott pontszám eléri a maximális pontszám 40%-át. Sikertelen
zárthelyi a szorgalmi- illetve pótlási időszakban következmények nélkül egyszer
pótolható.