FYS2160 ¨C 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:

• HMS0503 ¨C Laboratoriesikkerhet
• HMS0505 ¨C El-sikkerhet

Anbefalte forkunnskaper

• MAT1100 ¨C Kalkulus
• MAT1110 ¨C Kalkulus og line?r algebra
• MAT1120 ¨C Line?r algebra
• MAT-INF1100 ¨C Modellering og beregninger
• IN1900 ¨C Introduksjon i programmering for naturvitenskapelige anvendelser
• FYS-MEK1110 ¨C Mekanikk
• FYS1120 ¨C Elektromagnetisme
• FYS2130 ¨C Svingninger og b?lger
• FYS2140 ¨C Kvantefysikk

Overlappende emner

• 10 studiepoeng overlapp med FYS2169 ¨C Statistisk mekanikk og termisk fysikk - Seminarvariant.
• 4 studiepoeng overlapp med KJM3310 ¨C Fysikalsk kjemi III - Statistisk termodynamikk for kjemi.
• 4 studiepoeng overlapp med KJM4310 ¨C Fysikalsk kjemi III - Statistisk termodynamikk for kjemi.

Undervisning

Det er obligatorisk oppm?te til f?rste forelesning. Du mister plassen p? emnet dersom gyldig forfall til f?rste forelesning ikke er meldt til Fysisk institutt studieinfo@fys.uio.no f?r forelesningen starter!

Emnet g?r over et helt semester med 8 timer undervisningstilbud per uke:

• 2 timer forelesning
• 2 timer seminar med oppgaver
• 2 timer gruppeundervisning
• 2 timer orakeltjeneste

Emnet har seks obligatoriske oppgaver som inkluderer obligatorisk deltakelse p? to laboratorie?velser.

De obligatoriske oppgavene m? v?re godkjent f?r avsluttende eksamen. Dersom du har deltatt p? minst 10 gruppeundervisninger trenger du kun levere 5 obligatoriske oppgaver. Oppgavene som inkluderer laboratorie?velser m? uansett leveres og godkjennes.

Reglement for obligatoriske innleveringer finner du?her.

For ? kunne delta p? obligatorisk laboratorieundervisning er det et krav at f?lgende emner m? v?re best?tt tidligere enn f?rste obligatorisk laboratorieundervisning i FYS2160:

• HMS0503 ¨C Laboratoriesikkerhet
• HMS0505 ¨C El-sikkerhet

Du m? ta med dokumentasjon p? at du har best?tt HMS0503 ¨C Laboratoriesikkerhet og HMS0505 ¨C El-sikkerhet n?r du m?ter p? f?rste obligatoriske laboratorieundervisning i FYS2160.

Ettersom?undervisningen inneb?rer laboratorie- og/eller feltarbeid, b?r du?vurdere ? tegne en egen reise- og personskadeforsikring.?Les om hvordan du er forsikret som student.

Eksamen

• Avsluttende skriftlig eksamen som teller 100 % ved sensurering.

Dette emnet har obligatoriske ?velser som m? v?re godkjent f?r avsluttende eksamen.

Som eksamensfors?k i dette emnet teller ogs? fors?k i f?lgende tilsvarende emner: FYS2169 ¨C Statistisk mekanikk og termisk fysikk - Seminarvariant

Hjelpemidler til eksamen

• Godkjent kalkulator
• Rottman: "Matematisk formelsamling"
• ?grim og Lian eller Angell og Lian: "Fysiske st?rrelser og enheter"
• Ett 2-siders A4-ark med egne notater/formler

Eksamensspr?k

Dersom emnet undervises p? engelsk vil det bare tilbys eksamensoppgavetekst p? engelsk. Du kan besvare eksamen p? norsk, svensk, dansk eller engelsk.

Karakterskala

Emnet bruker?karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Dette emnet tilbyr b?de utsatt og ny eksamen. Les mer:

• Syk p? eksamen / utsatt eksamen
• Trekk under eksamen / ta eksamen p? nytt

Mer om eksamen ved UiO

• Kildebruk og referanser
• Tilrettelegging p? eksamen
• Trekk fra eksamen
• Syk p? eksamen / utsatt eksamen
• Begrunnelse og klage
• Ta eksamen p? nytt
• Fusk/fors?k p? fusk

Andre veiledninger og ressurser finner du p? fellessiden om eksamen ved UiO.