Kursplan fastställd 2019-02-14 av programansvarig (eller motsvarande).
Kursöversikt
- Engelskt namnNon-equilibrium processes in physics, chemistry and biology
- KurskodTIF106
- Omfattning7,5 Högskolepoäng
- ÄgareMPCAS
- UtbildningsnivåAvancerad nivå
- HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik, Teknisk fysik
- InstitutionFYSIK
- BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd
Kurstillfälle 1
- Undervisningsspråk Engelska
- Anmälningskod 11121
- Blockschema
- Sökbar för utbytesstudenterJa
Poängfördelning
Modul | LP1 | LP2 | LP3 | LP4 | Sommar | Ej LP | Tentamensdatum |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0111 Tentamen 7,5 hp Betygsskala: TH | 7,5 hp |
|
I program
- MPCAS - KOMPLEXA ADAPTIVA SYSTEM, MASTERPROGRAM, Årskurs 1 (obligatoriskt valbar)
- MPCAS - KOMPLEXA ADAPTIVA SYSTEM, MASTERPROGRAM, Årskurs 2 (valbar)
- MPNAT - NANOTEKNOLOGI, MASTERPROGRAM, Årskurs 1 (obligatoriskt valbar)
Examinator
- Bernhard Mehlig
- Professor, Institutionen för fysik, GU
Behörighet
Grundläggande behörighet för avancerad nivåSökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.
Särskild behörighet
Engelska 6Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.
Kursspecifika förkunskaper
Matematisk analys och algebra. Grundläggande termodynamik och statistisk fysik. Klassisk mekanik samt kvantmekanikSyfte
De allra flesta fysikaliska, kemiska och biologiska processer sker när systemen inte är i termodynamisk jämvikt. Hur beskriver man mångpartikelsystem som drivs ur jämvikt, samt dess utveckling mot jämvikt genom växelverkan med sin omgivning? Till skillnad från den universella termodynamiken är beskrivningen av ickejämviktsfenomen systemspecifik. Syftet med kursen är att introducera grundläggande begrepp inom kinematisk teori och stokastiska processer, samt att praktiskt studera ickejämviktstillstånd. Vi diskuterar uppkomsten av irreversibilitet, hierarkier av relaxationprocesser, transportfenomen och brus samt Brownsk rörelse. Kursen innehåller ett antal exempel från fasta tillståndets fysik, kemisk reaktionskinetik samt mjuka material som t ex kolloida dispersioner, polymerer, geler, glas och biologiska system.Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)
Efter kursen skall studenten ha fått en allmän förståelse för stokastiska processer och hur dessa används för att beskriva tidsutvecklingen för ett antal olika system i naturen. Mer specifikt skall studenten kunna:* redogöra för grundläggande begrepp inom kinematisk teori för klassiska och kvantmekaniska mångpartikelsystem
* redogöra för uppkomsten av irreversibel tidsutveckling hos fysikaliska, kemiska och biologiska system, samt relevanta hierarkier av relaxationsprocesser.
* praktiskt lösa transportproblem, analysera dissipativa och fluktuerande fenomen, samt modellera effekter av omgivningen.
Innehåll
Följande ämnen behandlas i kursen:Statistiska modeller av dissipativa makroskopiska system och uppkomsten av irreversibilitet,
Stokastiska processer och grundläggande distributioner.
Boltzmanns ekvation och transportteori.
Langevinekvationer samt Brownsk rörelse.
Fluktuationer och brus.
Applikationer inom fysik, kemi och biologi.
Första halvan av kursen behandlar grundläggande begrepp inom statistisk fysik för icke-jämviktssystem samt metoder för att beskriva dissipativa processer och transport i mångpartikelsystem. Med utgångspunkt i en enkel slumpvandring introduceras grundläggande begrepp inom sannolikhetslära och stokastiska processer. Mer komplexa system beskrivs med Boltzmanns ekvation och genom Markovprocesser. Dessa leder till masterekvationer, Fokker-Planck-ekvationer, samt ekvationer på Langevinekvationer. Studenten väljer sedan en av två inriktingar för den andra halvan av kursen: 1. Kvantmekaniska mångpartikelsystem. Här behandlas exempel från fasta tillståndets fysik, kvantelektronik och kvantoptik. Vi studerar metoder för att statistiskt beskriva tillståndet och dess tidsutveckling i kvantmekaniska icke-jämviktssystem, linjär respons, kvantmekaniskt brus, relationen mellan fluktuation och dissipation, en kvantmekanisk partikel i kontakt med en omgivning. 2. Transport i mjuka material och biologiska system. Vi studerar exempel från komplexa system. Vi studerar metoder för att beskriva transportprocesser i system som polymerer, kolloider och mjuka material. Beskrivningar av kemiska reaktioner och Brownska motorer. Tillämpningar inom fysik, kemi och biologi.