FY810: Termisk fysik I (5 ECTS)

STADS: 07004801

Niveau
Kandidatkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.
3. kvartal

Ansvarlige undervisere
Email: ipsen@memphys.sdu.dk

Yderligere undervisere
lyngs@memphys.sdu.dk
steen@ifk.sdu.dk
svt@ifk.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Samlæses med første del af bachelorkurset FY509.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Bachelorgrad i Nanobioscience. Kurset er kun beregnet for studerende der er indskrevet på kandidatuddannelsen i Nanobioscience.

Kursusintroduktion
Kurset giver en teoretisk indføring i grundbegreberne i Statistisk Mekanik og Termodynamik, og viser deres anvendelser til modellering af udvalgte fysiske og kemiske systemer og til fortolkning af eksperimentelle målinger

Forventet læringsudbytte
Efter endt kursus forventes den studerende at kunne:
1. forklare og anvende termodynamikkens love
2. benytte Maxwells relationer
3. opskrive og benytte ligevægtsbetingelser
4. benytte de 3 almindeligste ensembler til udregning af middelværdier og spredning af de almindeligste variable.
5. udregne termodynamiske funktioner for en degenereret Fermi-Dirac gas, fx. elektroner i faste stoffer
6. opskrive tilstandssummer for molekyler og faste stoffer og udregne de termodynamiske variable
7. benytte middelfeltapproksimationen

Emneoversigt
Emnerne er termodynamik, grundlæggende statistisk mekanik og kvantestatistik:
- De grundlæggende elementer i termodynamik: tilstandsfunktioner, 1. og 2. lov, termodynamiske potentialer og responsfunktioner (varmekapacitet, kompressibilitet etc.) udledes og diskuteres ved brug af simple eksempler, fx den ideale gas.
- Det statistiske grundlag, mikrokanonisk, kanonisk og stor-kanonisk ensembler, introduceres og relateres til den termodynamiske beskrivelse.
- Basale relationer mellem ligevægtsfluktuationer og susceptibiliteter gennemgås.
Ligevægtsbetingelser.
- Den monoatomare idealgas gennemgås på et statistisk mekanisk grundlag (både den kvantemekaniske og den klassiske version).
- Fermi-Dirac og Bose-Einstein statistik: Fermienergi, varmekapacitet af Fermigasser.
- Øvrige eksempler: adsorption på en overflade og Langmuir isotermer.
- Der indgår en teoretisk afleveringsopgave/projektopgave, der omhandler forbindelsen mellem termodynamik og statistisk mekanik.

Litteratur

• A.H. Carter: Classical and Statistical thermodynamics.

Pensum
Se pensumbeskrivelse.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
Skriftlig rapport efterfulgt af en kort mundtlig eksamen (15 min.), der tager udgangspunkt i projektet. Bedømmes med karakter efter 7- trinsskalaen ved intern censur (07004802)

Reeksamen efter 4. kvartal Eksamensformen ved reeksamen kan være en anden end eksamensformen ved den ordinære eksamen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

Forlæsninger: 22 timer Eksaminatorietimer: 20 timer
Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk, hvis der deltager internationale studerende, ellers undervises på dansk.

Bemærkninger
Kurset er fuldstændig identisk med og samlæses med 1. del (3. kvartal) af bachelorkurset FY509 Termisk fysik.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 9. januar 2010 til 31. januar 2012.