Καταστάσεις της Ύλης

Κωνσταντίνος Σιμσερίδης

Περιγραφή

Η θεματολογία αντιστοιχεί στο περιεχόμενο του υποχρεωτικού μαθήματος "Καταστάσεις και Ιδιότητες της Ύλης" του Τμήματος Φυσικής της Σχολής Θετικών Επιστημών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ). Για την ακρίβεια αφορά το ήμισυ του μαθήματος με κυρίως θέμα "Καταστάσεις της Ύλης" που διδάσκω εγώ. Οι ενότητες που διδάσκω είναι κυρίως:

Εισαγωγή στις καταστάσεις της ύλης. "Στοιχειώδη" σωμάτια. Καταστάσεις της ύλης. Μεταξύ αυτών: στερεά, υγρά, αέρια, πλάσμα, συμπύκνωμα Bose – Einstein (BEC). Μετατροπές καταστάσεων ή φάσεων της ύλης. Διαγράμματα φάσεων ή καταστάσεων. Κατάταξη στερεών σε περιοδικούς και οιονεί κρυστάλλους, άμορφα και μορφοκλάσματα. Μορφή ατομικών τροχιακών. Συμμετρίες. Δεσμοί μεταξύ ατόμων. Υβριδισμός.

Στερεά. Είδη συμμετρίας και πράξεις συμμετρίας. Είδη συμμετρίας: μετατοπίσεως ή μεταφοράς, περιστροφής, ανακλάσεως σε επίπεδο, αντιστροφής ως προς σημείο.Ταξινόμηση των στερεών. Κρύσταλλοι. Κρυσταλλικά πλέγματα σε 1, 2, 3 διαστάσεις. Βάσεις, Δομές Ενεργειακών Ζωνών στα στερεά, Ταξινόμηση των στερεών με ποικίλα κριτήρια).

Χρονολογική επισκόπηση. Κράματα. Παρασκευή - Δομή - Ιδιότητα – Απόδοση. Παλαιολιθική Εποχή, Νεολιθική Εποχή, Εποχή του Χαλκού, Εποχή του Σιδήρου. Παραδείγματα συνθέτων υλικών (κραμάτων) γνωστών από την αρχαιότητα αλλά και συγχρόνων. Προσμίξεις και Θερμική Επεξεργασία. Παρασκευή (ή επεξεργασία ή σύνθεση). Δομή. Ιδιότητα. Απόδοση. Παραδείγματα σχέσεως δομής και ιδιοτήτων.

Πραγματικά Αέρια και Υγρά. Μέγεθος ατόμων και μορίων. Ανάπτυγμα ή Καταστατική Εξίσωση Virial. Καταστατική Εξίσωση van der Waals. Έκφραση της Καταστατικής Εξισώσεως van der Waals σε μορφή Virial. Δυναμική Ενέργεια Lennard – Jones, Μετατροπές φάσεως αερίου – υγρού. Κατασκευή Maxwell. Εξίσωση Clausius – Clapeyron.

Το μάθημα ανανεώνεται κάθε έτος, οπότε οι βιντεοσκοπήσεις (οι οποίες άλλωστε έγιναν κατά το 3ο ακαδημαϊκό έτος που το δίδαξα εγώ) δίνουν απλώς μια ιδέα για το περιεχόμενό του.

Λιγότερα

Περισσότερα

Περίγραμμα

Περιεχόμενο μαθήματος

ΕΝΟΤΗΤΑ 1^η- Εισαγωγή στις καταστάσεις της ύλης.

"Στοιχειώδη" Σωμάτια.
Καταστάσεις της Ύλης. Μεταξύ αυτών: στερεά (κρύσταλλοι, οιονεί κρύσταλλοι, fractals, άμορφα), υγρά (ιδανικά, πραγματικά), αέρια (ιδανικά, πραγματικά). Πλάσμα.
Συμπύκνωμα Bose - Einstein.
Μετατροπές Καταστάσεων (ή «Φάσεων») της Ύλης. Διαγράμματα Φάσεως.
Ατομική Δομή.
Μορφή ατομικών τροχιακών. Συμμετρίες.
Δεσμοί μεταξύ ατόμων. Υβριδισμός.

ΕΝΟΤΗΤΑ 2^η - Στερεά.

Στερεό = Πλέγμα + Βάση.
Είδη συμμετρίας: μετατοπίσεως ή μεταφοράς, περιστροφής, ανακλάσεως σε επίπεδο, αντιστροφής ως προς σημείο.
Ταξινόμηση των στερεών σε κρυσταλλικά, οιονεί κρυσταλλικά, fractals, άμορφα.
Κρύσταλλοι. Κρυσταλλικά Πλέγματα σε 1, 2, 3 διαστάσεις. Βάσεις.
Δομές Ενεργειακών Ζωνών στα στερεά.
Ταξινόμηση των στερεών με ποικίλα κριτήρια.

ΕΝΟΤΗΤΑ 3^η - Χρονολογική επισκόπηση. Παρασκευή - Δομή - Ιδιότητα - Απόδοση.

Χρονολογική επισκόπηση: Παλαιολιθική Εποχή, Νεολιθική Εποχή, Εποχή του Χαλκού, Εποχή του Σιδήρου.
Παραδείγματα συνθέτων υλικών (κραμάτων) γνωστών από την αρχαιότητα αλλά και συγχρόνων. Προσμίξεις και Θερμική Επεξεργασία.
Παρασκευή (ή επεξεργασία ή σύνθεση). Δομή. Ιδιότητα. Απόδοση.
Παραδείγματα σχέσεως δομής και ιδιοτήτων.

ΕΝΟΤΗΤΑ 4^η - Πραγματικά Αέρια και Υγρά.

Εισαγωγή. Μέγεθος ατόμων και μορίων.
Ανάπτυγμα ή Καταστατική Εξίσωση Virial.
Καταστατική Εξίσωση van der Waals.
Έκφραση της Καταστατικής Εξισώσεως van der Waals σε μορφή Virial.
Δυναμική Ενέργεια Lennard - Jones.
Μετατροπές φάσεως αερίου - υγρού. Κατασκευή Maxwell.
Εξίσωση Clausius - Clapeyron.

Προτεινόμενα συγγράμματα

Διδακτικό εγχειρίδιο «Καταστάσεις και Ιδιότητες της Ύλης», Ι. Λελίδης – Κ. Σιμσερίδης
«Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών», W.D. Callister
«Οι καταστάσεις της Ύλης», Θ. Σκουλικίδης
«Μοριακή Φυσική. Θερμοδυναμική., Χ. Τρικαλινός
«Φυσικοχημεία», W.P. Atkins

Βιβλιογραφία

Διδακτικό εγχειρίδιο «Καταστάσεις και Ιδιότητες της Ύλης», Ι. Λελίδης – Κ. Σιμσερίδης.
«Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών», W.D. Callister.
«Οι καταστάσεις της Ύλης», Θ. Σκουλικίδης.
«Μοριακή Φυσική. Θερμοδυναμική., Χ. Τρικαλινός.
«Φυσικοχημεία», W.P. Atkins.

και όλα τα παρόμοια.

Προαπαιτούμενα

Τα μαθήματα των τριών πρώτων εξαμήνων ενός Τμήματος Φυσικής

Διδάσκοντες

Κωνσταντίνος Σιμσερίδης, Επίκουρος Καθηγητής.

Τομέας Φυσικής Στερεάς Κατάστασης

Κτήριο IV-4, Γραφείο 8.

Επιπλέον πληροφορίες

Ενότητες

1. Εισαγωγή στις καταστάσεις της ύλης

«Στοιχειώδη» Σωμάτια.
Καταστάσεις της Ύλης. Μεταξύ αυτών: στερεά, υγρά, αέρια, πλάσμα, BEC.
Μετατροπές Καταστάσεων (ή «Φάσεων») της Ύλης. Διαγράμματα Φάσεως.
Συμπύκνωμα Bose - Einstein.
Κατάταξη στερεών σε περιοδικούς και οιονεί κρυστάλλους, άμορφα και μορφοκλάσματα.
Κατάταξη υγρών και αερίων σε ιδανικά και πραγματικά.
Ατομική Δομή.
Μορφή ατομικών τροχιακών. Συμμετρίες.
Δεσμοί μεταξύ ατόμων. Υβριδισμός.

2. Στερεά

Στερεό = Πλέγμα + Βάση.
Είδη συμμετρίας: μετατοπίσεως ή μεταφοράς, περιστροφής, ανακλάσεως σε επίπεδο, αντιστροφής ως προς σημείο.
Κρύσταλλοι. Κρυσταλλικά Πλέγματα σε 1, 2, 3 διαστάσεις. Βάσεις.
Δομές Ενεργειακών Ζωνών στα στερεά.
Ταξινόμηση των στερεών με ποικίλα κριτήρια.

Πηγή εικόνας: ΣΙΜΣΕΡΙΔΗΣ, Κ., 2015. ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ. [ηλεκτρ. βιβλ.] Αθήνα: Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών. ISBN: 978-960-603-289-9

3. Χρονολογική επισκόπηση. Κράματα. Παρασκευή - Δομή - Ιδιότητα - Απόδοση

Χρονολογική επισκόπηση: Παλαιολιθική Εποχή, Νεολιθική Εποχή, Εποχή του Χαλκού, Εποχή του Σιδήρου.
Παραδείγματα συνθέτων υλικών (κραμάτων) γνωστών από την αρχαιότητα αλλά και συγχρόνων.
Προσμίξεις και Θερμική Επεξεργασία.
Παρασκευή (ή επεξεργασία ή σύνθεση). Δομή. Ιδιότητα. Απόδοση.
Παραδείγματα σχέσεως δομής και ιδιοτήτων.