FYS2160 – Termodynamikk og statistisk fysikk

Kort om emnet

Emnet gir en innf?ring i statistisk mekanikk og termodynamikk. Statistisk mekanikk gir et begrepsmessig og teoretisk fundament for termodynamikk og tidens retning i makroskopiske systemer. Termodynamikk er teorien for systemer med mange partikler bygget p? noen f? aksiomer - termodynamikkens lover. Vi anvender teoriene p? en rekke systemer slik som gasser, v?sker, faste stoffer og blandinger, og ser p? anvendelser innen materialer, kjemi, biologi, geofag og teknologi. Vi l?rer ? bygge modeller hvor vi finner oppf?rselen til store systemer fra vekselvirkningen mellom enkeltpartikler. Vi utforsker systemer med enkel teori, numeriske metoder som molekyl?r dynamikk og Monte Carlo-metoder, og eksperimentelle metoder som gir reelle data vi kan analysere.

Hva l?rer du?

Etter ? ha fullf?rt emnet:

  • behersker du grunnleggende statistiske metoder og begreper som sannsynlighet, tilfeldige variable, forventningsverdi og varians; kjenner estimatorer for disse og vanlige sannsynlighetsfordelinger; og du kan anvende kombinatoriske metoder p? statistiske problemer.
  • behersker du ? sette opp modeller for og analysere enkle systemer i det mikrokanoniske, kanoniske og stor-kanoniske systemet; du mestrer modellene for spinn-systemer, ideell gass og Einstein krystallen, og anvendelser av disse; og du kjenner til hvordan modellene kan brukes til ? beskrive systemer med realistiske vekselvirkninger.
  • mestrer du overgangen fra en mikroskopisk til en makroskopisk beskrivelse gjennom statistisk mekanikk; kjenner og kan anvende termodynamikkens lover og fri-energi prinsipper; kan beskrive termodynamiske prosesser og varmemaskiner; og du mestrer bruk av kjemisk potensial til ? beskrive diffusiv likevekt, faselikevekt og kjemiske prosesser.
  • behersker du en statistisk-mekanisk beskrivelse av kvante-gasser og kan beskrive Fermi- og Bose-statistikk for elektron-, boson-, og foton-gasser, du kjenner til Fermi-energi og kan bruke tilstandstetthet til ? finne partikkeltall, og energi teoretisk og numerisk.
  • er du trent i ? finne de viktigste vekselvirkningene i et system, lage forenklede modeller, og analysere den makroskopiske oppf?rselen med teoretiske, numeriske og symbolske metoder med spesiell vekt p? stokastiske simuleringer og molekyl?r dynamikk.
  • kjenner du anvendelser av statistisk mekanikk og termodynamikk i eksempler fra andre disipliner som materialvitenskap, kjemi, og biologi.

Opptak til emnet

Studenter m? hvert semester?s?ke og f? plass p? undervisningen og melde seg til eksamen?i Studentweb.

Spesielle opptakskrav

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse?m? du dekke spesielle opptakskrav.

Du m? ha:

  • Matematikk R1 (eller Matematikk S1 og S2) + R2

Og en av disse:

  • Fysikk (1+2)
  • Kjemi (1+2)
  • Biologi (1+2)
  • Informasjonsteknologi (1+2)
  • Geofag (1+2)
  • Teknologi og forskningsl?re (1+2)

De spesielle opptakskravene kan ogs? dekkes med fag fra videreg?ende oppl?ring f?r Kunnskapsl?ftet, eller p? andre m?ter.

Obligatoriske forkunnskaper

F?lgende emner m? tas f?r f?rste obligatorisk laboratorieundervisning i FYS2160: