Termodynamik (Termo)

Kursusindhold

Kurset introducerer termodynamikken (varmelæren), både fra den klassiske (Boltzmann/Gibbs) og fra den moderne statistisk mekaniske synsvinkel. Fundamentet for at bestemme hvad der sker i en given termodynamisk proces, med eller uden varmeudveksling udvikles. Det statistik mekaniske begrebsapparat introduceres som grundlag for udledning af til eksempel ligefordelingsloven og til den videre forståelse af begreber som faseovergange.

Begreberne temperatur, varme, arbejde, energi, fri energi og entropi defineres nøje i forbindelse med introduktion af termodynamikkens 1. og 2. hovedsætninger. Yderligere beskrives tilstandsligningen (idealgasloven) og begrebet varmekapacitet. Konsekvenserne af hovedsætningerne i konkrete fysiske situationer beskrives for eksempel ved brug af termodynamiske (PV) diagrammer. Begrebet multiplicitet og tilstandssum introduceres sammen med den sandsynlighedsteoretiske definition på entropien. Sammenhængen mellem entropi og varme etableres.

Fasediagram og faseovergange behandles fænomenologisk og teoretisk. Eksempler, så som Clausius-Clapeyrons relation, på anvendelse af termodynamiske ligninger præsenteres 

Engelsk titel

Thermodynamics (Termo)

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i fysik

Målbeskrivelse

Viden
Der opnås en beherskelse af begreberne i termodynamikken og den statistiske fysik. Ved forsøgsaktiviteter opnås en konkret forståelse af de abstrakte begreber som temperatur, indre energi, varme, arbejde, mikro- og makrotilstande og entropi.

 

Færdigheder
Kurset skal bringe den studerende i stand til at:
 

  • Beskrive begreberne tryk, temperatur, volumen, varme, arbejde, energi og entropi
  • Beskrive 1. og 2. hovedsætning.
  • Kunne håndtere begreberne frie energier og ligevægt i forskellige simple fysiske situationer (konstant tryk, konstant volumen m.v.).
  • Være i stand til at afgøre under hvilke forhold varmekapaciteten, der måles er CV eller CP, og bestemme sammenhængen imellem de to.
  • Kunne anvende idealgasligningen og hovedsætningerne i forhold til konkrete fysiske problemstillinger.
  • Kunne analysere og gøre overslagsberegninger i simple fysiske situationer, altså at kunne give intelligente bud på spørgsmål som: ”Hvor meget ændres en ballons volumen, hvis den lægges i fryseren?”, ”Hvor varm bliver luften i en cykelpumpe, når man holder for hullet og presser den sammen af alle kræfter?”, ”Hvad er lufttemperaturen i 10 km’s højde?”, ”Hvad får man mest varme ud af et kg aluminium eller 1 kg bly, begge ved 100 graders celcius?”
  • Analysere simple situationer som plat og krone og se sammenhængen med de termodynamiske begreber.
  • Kunne komme med bud på hvorledes for eksempel entropien måles i konkrete (simple) fysiske processer
  • Kunne regne på fysiske systemer med brug af tilstandssummer

 

Kompetencer
Den studerende vil kunne sammensætte en tidligere forståelse af termodynamikken med ny viden om statistik og opnå en udvidet, ny forståelse for og evne til at beskrive termodynamikken.

Forelæsninger, øvelser og laboratorium

Se Absalon for endelig kursuslitteratur. Nedenstående er et eksempel på forventet undervisningsmateriale.

 

Daniel Schroeder: An introduction to Thermal Physics

I matematik forudsætter kurset kendskab til multiple integraler, summer, især potensrækker, Taylorudvikling. I fysik fordres kendskab til grundlæggende mekanik. For fysikstuderende dækkes disse forudsætninger af kurserne på første halvår.

Skriftlig
Mundtlig
ECTS
7,5 ECTS
Prøveform
Skriftlig stedprøve, 4 timer med opsyn.
Krav til indstilling til eksamen

For at kunne deltage i eksamen skal følgende godkendes:

  • mindst 3 laboratorierapporter
  • mindst 5 ud af 7 afleveringer
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt
Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ekstern censur
Reeksamen

Samme som ordinær eksamen.

Ved 10 eller færre tilmeldte, ændres reeksamen til mundtlig prøve, 30 minutter uden forberedelse.

Hvis en studerende har deltaget i laboratorieøvelserne, men mangler at få godkendt laboratorierapporter, kan nye rapporter afleveres op til 3 uger før reeksamen.

Hvis en studerende ikke har deltaget i laboratorieøvelserne, kan de ikke tilmeldes reeksamen, men må følge kurset næste år.

Hvis en studerende mangler at få godkendt afleveringer, kan disse genafleveres op til 3 uger før reeksamen.

Kriterier for bedømmelse

Se målbeskrivelser

Enkeltfag dagtimer (tompladsordning)

  • Kategori
  • Timer
  • Forelæsninger
  • 28
  • Forberedelse (anslået)
  • 126
  • Teoretiske øvelser
  • 28
  • Praktiske øvelser
  • 20
  • Eksamen
  • 4
  • Total
  • 206

Kursusinformation

Undervisningssprog
Dansk
Kursusnummer
NFYB20002U
ECTS
7,5 ECTS
Niveau
Bachelor
Varighed

1 blok

Placering
Blok 4
Skemagruppe
B
Kapacitet
Ingen begrænsning – medmindre du tilmelder dig i eftertilmeldingsperioden (BA og KA) eller som merit- eller enkeltfagsstuderende.
Studienævn
Studienævn for Fysik, Kemi og Nanoscience
Udbydende institut
  • Niels Bohr Institutet
Udbydende fakultet
  • Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Kursusansvarlig
  • Pól Martin Bendix   (6-656871676c7b4371656c316e7831676e)
Underviser

Laboratorieansvarlig:
Vasileios Gkinis

Gemt den 15-03-2024

Are you BA- or KA-student?

Are you bachelor- or kandidat-student, then find the course in the course catalog for students:

Courseinformation of students