Kursplan för Termodynamik och statistisk mekanik

Kursplan fastställd 2025-02-20 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnThermodynamics and statistical mechanics
  • KurskodFTF141
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKTFY
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • TemaMiljö och hållbar utveckling 1,5 hp
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 57114
  • Max antal deltagare180
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0122 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH
7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

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

Syfte

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.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Efter fullgjord kurs skall studenten kunna redogöra för begreppen, energi, värme, arbete och entropi samt kunna utföra termodynamiska beräkningar för kvasistatiska kretsprocesser. Studenterna skall kunna redogöra för grunderna vid fasjämvikt och begreppet fri energi. Studenterna skall även kunna redogöra för relationen mellan den statistiska mekanikens mikroskopiska beskrivning och den klassiska termodynamiken samt kunna utföra beräkningar med partitionsfunktioner.

Innehåll

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.

Organisation

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

Litteratur

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

Examination inklusive obligatoriska moment

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.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om riktat pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.