통계물리학

국민대학교
조영석

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주제분류

자연과학 >수학ㆍ물리ㆍ천문ㆍ지리 >물리학
강의학기

2012년 2학기

조회수

24,027
평점

5/5.0 (3)

먼저 수많은 입자들로 구성된 계의 경우 왜 통계역학적인 접근방법이 필요한지를 이해한다. 통계역학적 방법론의 중심이되는 개념인 엔트로피와 함께 열역학의 제1, 2 법칙, 분배함수 등을 다룬다.

앞에서 배운 열역학적인 이론들이 기체, 물질의 상변이 또 화학적인 반응식 등에 어떻게 응용되는지 알아본다.

차시별 강의

1.	평균값(기대값), 엔트로피 와 온도	엔트로피의 이해에 필요한 평균값(기대값)의 개념을 배워보고 엔트로피에 대해 배우자.
	엔트로피와 열평형	두 고립계에서의 교환을 통해 열평형에 대해 배워보자.
2.	열평형	열평형을 통해서 엔트로피의 증가가 비가역적인 변화임을 인지하자.
	엔트로피 리뷰	1차시 내용 리뷰
3.	볼츠만 팩터와 분배함수	볼츠만 팩터의 정의를 통해서 분배함수를 정의해보자.
	분배함수와 계의 에너지, 열용량	분배함수를 통해서 계의 평균에너지 값을 구해보고, 열용량의 정의를 배워보자.
4.	압력	가역적인 체적변화를 통해서 압력에 관한 여러 식들을 이끌어 내보자.
	열역학 항등식	앞서 배운 압력의 유도식을 통해 항상 성립하는 열역항 항등식에 대해 배워보자.
5.	헬름홀츠 자유에너지 1	헬름홀츠 자유에너지의 정의를 배워보고, 열평형상태일때 헬름홀츠 자유에너지가 극값을 갖는 것을 유도해 보자.
	헬름홀츠 자유에너지 2	헬름홀츠 자유에너지가 유용하게 쓰일 수 있는 상태가 무엇인지 배워보고, 헬름홀츠 자유에너지의 다른 표현들을 배워보자.
6.	이상기체 - 단일입자	이상기체라는 개념을 이용하여 열물리학의 이론을 적용시켜 보자. 그리고 상자내에 단일입자가 있는 경우를 양자역학의 개념을 적용시켜 실습해 보자.
	이상기체 - 다입자	상자내에 여러 개의 입자가 있는경우를 다루고 깁스 역설을 알아보자. 그리고 이상기체법칙과 고전통계역학에서 중요한 에너지 등분배에 대해서 배워보자.
7.	열복사와 플랑크 분포함수	열물리학의 이론을 다른경우에 적용시켜 실습해보자. 흑체복사와 플랑크의 가설을 적용한 플랑크 분포함수를 비교해 보자. 그리고 포톤의 개념도 알아보자.
	Stefan-Boltzmann 법칙	공동내의 전자기파에 플랭크의 가설을 적용하여 Stefan-Boltzmann의 복사법칙을 유도하자. 그리고 Stefan- Boltzmann의 법칙에서 스펙트럼밀도함수를 도출하여 Plank복사법칙을 유도하자.
8.	고체의 포논 : Debye 이론	고체내의 진동에서도 에너지가 양자화 되어있기 때문에 Stefan-Boltzmann의 유도방식과 같이 접근해보고, Debye 온도를 유도해 보자.
8.	화학 퍼텐셜 1	입자의 교환이 허락된 계의 경우를 화학 퍼텐셜을 통해 다뤄보자.
9.	화학 퍼텐셜 2, 엔트로피, 깁스 인자	화학 퍼텐셜과 관련된 여러 예제를 다뤄보고, 입자의 교환이 허락되는 경우를 생각한 볼츠만 팩터를 더욱 일반화 한 깁스 팩터에 대해 배워보자.
	깁스인자와 깁스합	깁스 인자와 깁스합에 대해 배워보자.
10.	이상기체와 입자의 구분	이상기체에 대해 간단히 논해본 뒤, Fermi-Dirac 분포함수와 Bose-Einstein 분포함수에 대해 배워보자.
	이상기체의 고전적 극한	입자의 구분을 무시할 수 있는, 입자의 밀도가 매우 적은경우의 이상기체에 대해 배워보자.
11.	가역등온팽창 & 가역단열팽창	열기관에 들어가기 앞서 초기 상태로 돌아갈 수 있는 두가지 팽창에 대해 배워보자.
	열과 일	열기관에서의 열역학 항등식에 대해 배워보고, 열과 일에 대해 구별해 보자.
12.	Carnot 순환과정 1	열기관에 대해 배워보고, 이상기체를 통해 어떻게 열을 이용하여 일을 하는지 방법을 배워보자.
	Carnot 순환과정 2	Carnot 순환과정을 그래프를 통해서 좀 더 자세히 이해해 보자.
13.	일정한 온도 도는 일정한 압력에서의 열과 일, 화학적 일	등온과정과 등압과정에서의 열과 일에 대해 다뤄보고 화학적 일에 대해 배워보자.
	Gibbs 자유에너지	르장드르 변환에 대해 배워보고, Gibbs 자유에너지에 대해 다뤄보자.
14.	반응과정에서의 평형	화학반응식에서의 계수에 대해 다뤄보자.