Kursplan för Termodynamik och statistisk mekanik

Klassisk mekanik och grundläggande kvantfysik. Flervariabelanalys. Sannolikhetslära och statistik.

Kursen skall ge kunskaper om grundläggande termodynamiska relationer och statistiska fördelningslagar, så att teknologen efter avslutad kurs kan tillämpa dessa lagar på enkla praktiska problem och även tillgodogöra sig ny teknisk och vetenskaplig information på området för att i framtiden kunna angripa mera komplicerade teknologiska problem.

Termodynamiska grundbegrepp såsom termodynamisk jämvikt, reversibla och irreversibla processer, tillståndsfunktioner, samt värme och arbete. Statistisk beskrivning av mångpartikelsystem och begreppen multiplicitet och entropi. Termodynamikens huvudsatser. Tillämpning av termodynamiken på värmemotorer, kylskåp och värmepumpar. Termodynamiska potentialer, fria energier och kemisk potential. Fasjämvikt i en- och två-komponentsystem. Mikrokanonisk, kanonisk och stor kanonisk fördelning. Likafördelningslagen. Maxwells hastighetsfördelning. Tillämpningar på klassiska idealgaser, gittervibrationer, paramagnetism samt adsorption/desorption fenomen. Fermi-Diracs och Bose-Einsteins fördelningslagar för ideala kvantgaser samt begreppet tillståndstäthet. Tillämpningar på elektroner i metaller och halvledare. Plancks fördelningslag, svartkroppsstrålning samt strålningsbalans tillämpat på jordens atmosfär.

Undervisning ges i form av föreläsningar och räkneövningar. Dessa kompletteras av en obligatorisk experimentell laboration.

Daniel V. Schroeder: An Introduction to Thermal Physics (Oxford University Press).

Kursen avslutas med en skriftlig tentamen med uppgifter av konceptuell- och problemlösningskaraktär. Denna kompletteras under kursens gång av två omgångar med inlämningsuppgifter som kan ge poäng till tentamen. Den experimentella laborationen är obligatorisk.