PředmětyPředměty(verze: 970)
Předmět, akademický rok 2024/2025
   Přihlásit přes CAS
Stochastická termodynamika a Aktivní hmota - NBCM352
Anglický název: Stochastic thermodynamics and Active matter
Zajišťuje: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2021
Semestr: letní
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Viktor Holubec, Ph.D.
Vyučující: doc. RNDr. Viktor Holubec, Ph.D.
Anotace -
Moderní aplikace statistické fyziky: základy a klíčové výsledky stochastické dynamiky a termodynamiky a teorie aktivní hmoty. Langevinovy a mistrovské rovnice a metody jejich řešení. Fluktuačně-disipační teorém. Detailní rovnováha. Fluktuační teorémy. Termodynamické relace neurčitosti. Aktivní brownovské částice. Vicsekův model.
Poslední úprava: Búryová Marcela (27.05.2021)
Cíl předmětu -

Teoretický úvod do intenzivně se rozvíjejících oblastí nerovnovážné statistické fyziky se zaměřením na aplikace v biofyzice. Stochastická termodynamika popisuje procesy přeměny a transportu energie na mikroskopické úrovni jednotlivých buněk i kvantových systémů. Teorie aktivní hmoty pak popisuje systémy složené z nerovnovážných ``molekul’’, jako jsou například bakterie, hmyz nebo ptáci.

Přednáška je vhodná pro studenty oborů experimentální biofyzika, chemická fyzika a teoretická biofyzika, kteří se chtějí naučit aktuální metody inference termodynamických veličin, jako jsou profil volné energie nebo produkce entropie z naměřených či nasimulovaných dat.

Je rovněž určena studentům teoretické fyziky se zaměřením na statistickou fyziku a termodynamiku, jejichž moderní partie jsou v rámci přednášky probírány.

Poslední úprava: Holubec Viktor, doc. RNDr., Ph.D. (16.06.2025)
Metody výuky

Přednáška nebo konzultace podle počtu studentů. Některá probíraná témata je možno volit dle aktuálních potřeb studentů.

Poslední úprava: Holubec Viktor, doc. RNDr., Ph.D. (16.06.2025)
Sylabus -

1) Stochastická dynamika: Úvod do teorie náhodných procesů. Základy stochastické analýzy – náhodné trajektorie (Langevinova rovnice, simulace) vs. statistické soubory (mistrovské rovnice). Metody řešení.

2) Stochastická termodynamika: Konzistentní termodynamický popis (fluktuačně-disipační teorém, detailní rovnováha). Definice tepla, práce a entropie pro jednotlivé náhodné trajektorie. Fluktuační teorémy (Jarzynského identita a Crooksův fluktuační teorém) jako zobecnění druhé věty termodynamiky a jejich aplikace k výpočtu rovnovážných volných energií pomocí nerovnovážných experimentů a molekulárně-dynamických simulací, termodynamické relace neurčitosti a jejich aplikace k odhadu produkce entropie v nerovnovážných procesech.

3) Aktivní hmota: Základy mokré aktivní hmoty a jejího hydrodynamického popisu. Suchá aktivní hmota – aktivní brownovské částice, aktivní Ornsteinův–Uhlenbeckův proces, Vicsekův model. Základní řešení a výsledky.

Poslední úprava: Holubec Viktor, doc. RNDr., Ph.D. (19.06.2025)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK