MAMO2400 Thermodynamics and statistical physics Course description

Emnet gir en innføring i termodynamikk og statistisk fysikk med hovedvekt på de termodynamiske prinsippene og deres anvendelser innen ingeniørfaglige problemstillinger. Termodynamikk beskriver sammenhengene mellom indre energi og energioverføring gjennom arbeid og varme. Statistisk fysikk beskriver makroskopiske systemer bestående av mange partikler på mikroskopisk nivå og utgjør det teoretiske fundamentet for termodynamikk. Emnet gir også en begrenset introduksjon til denne sammenhengen og enkelte, spesielt viktige resultater fra statistisk fysikk på et elementært nivå.

Termodynamikk og statistisk fysikk gir studentene først og fremst nødvendige basiskunnskaper i fysikk og ingeniørvitenskap, men emnenes generelle metoder og resultater har også svært utbredte anvendelser innen mange vitenskapelige fag og teknologiområder. Både teoretiske og teknologiske aspekter ved emnene vil bli vektlagt.

Emnet bygger på

• DAFE1000 Matematikk 1000
• DAPE2101 Fysikk og kjemi.

Det er en fordel å ha gjennomført emnet DAPE2000 Matematikk 2000 med statistikk.

Ingen ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert i kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse.

Kunnskap

Studenten kan:

• forklare de termodynamiske begrepene system og omgivelser
• forklare begrepet likevekt i termodynamikk og statistisk fysikk
• gjøre rede for hovedsetningene i termodynamikk og statistisk fysikk, samt å kunne forklare begrepene arbeid, varme, indre energi og entropi
• gjøre rede for begrepene tilstandsvariabler og tilstandsligninger
• forklare og utlede sammenhengen mellom termodynamiske størrelser

Ferdigheter

Studenten kan:

• utføre detaljerte beregninger med termodynamiske potensialer og relasjoner for ideelle termodynamiske systemer
• bruke statistisk fysikk til å utlede tilstandsligningen for ideell gass og Plancks strålingslov
• utlede Clausius’ ulikhet og analysere virkningsgrad for varme- og kjølemaskiner
• utføre detaljerte beregninger for ideelle faselikevekter

Generell kompetanse

Studenten kan:

• identifisere problemstillinger der termodynamikk og statistisk fysikk kan anvendes
• delta i diskusjoner og gi råd om energiproduksjon og energiforbruk
• kommunisere presist om termodynamiske begreper
• gi eksempler på teknologiske anvendelser av termodynamiske prinsipper

Forelesninger og gruppeundervisning. Pensum gjennomgås, drøftes og diskuteres med studentene i forelesningene. I gruppeundervisningen jobber studentene aktivt med gjennomgang av praktiske, numeriske og teoretiske problemstillinger i samarbeid med hverandre og med faglærer og/eller studentassistent.

Ingen

Individuell hjemmeeksamen på to dager.

Eksamensresultatet kan påklages.

Ved ny eller utsatt eksamen kan en annen eksamensform bli benyttet. Hvis muntlig eksamen benyttes kan denne ikke påklages.

Alle hjelpemidler tillatt så lenge regler for kildehenvisning følges. Det er forventet at studenter diskuterer tolkningen av oppgaveteksten og besvarelsene seg imellom, men besvarelsen skal leveres individuelt.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensor brukes jevnlig.