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.

Studenten skal etter å ha fullført emnet ha følgende totale læringsutbytte definert i kunnskaper, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten har inngående kunnskap om

• samfunnsøkonomisk teori om nyttemaksimering og profittmaksimering
• samfunnsøkonomisk teori om markeder
• samfunnsøkonomisk teori om skatt og andre offentlige intervensjoner i markeder
• nytte-kostnadsanalyse

Ferdigheter

Studenten ​

• har en analytisk tilnærming til løsning av problemer
• kan bruke matematikk for å systematisere og organisere kunnskap

Generell kompetanse

Studenten kan

• Analysere etterspørsel og tilbud i ulike markeder
• Gjennomføre en nytte-kostnadsanalyse
• Delta i samfunnsfaglige diskusjoner om offentlige reguleringer og tiltak

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.

Mikroøkonomi tar utgangspunkt i den enkelte konsument og den enkelte bedrift for å forklare hvordan en avansert markedsøkonomi, som den norske, fungerer. Kjennskap til mikroøkonomisk teori er essensielt for å kunne analysere spørsmål om reguleringer av markeder, utforming av skattesystemet, nødvendigheten av offentlige tiltak, betydningen av usikkerhet for beslutninger mm.

I kursets første del går vi igjennom teori for konsumentenes valg av arbeid, fritid, sparing og konsumsammensetning. Vi ser også på hvordan usikkerhet påvirker disse valgene. Videre tar vi opp teorien for bedriftenes adferd. Her er fokuset bedriftenes valg av innsatsfaktorer, produksjonsvolum og pris. Til slutt i denne delen settes teoriene for konsumentenes og bedriftenes tilpasning sammen til en teori om markeder. Her studerer vi markedsformene perfekt konkurranse og monopolistisk konkurranse.

I kursets andre del analyserer vi offentlige goder, behovet for å kreve inn skatt samt samfunnsøkonomiske kostnader ved å kreve inn skatter. Videre studerer vi positive og negative eksternaliteter, og går kort inn på hvordan myndighetene kan korrigere for disse for å forbedre markedets funksjonsmåte. Vi ser også på stordriftsfordeler som gir opphav til fallende gjennomsnittskostnader, og hvordan såkalte naturlige monopoler kan reguleres.

I kursets siste del anvender vi teorien i en nytte-kostnadsanalyse. Det vil si vi går igjennom prinsippene for nytte-kostnads analyse, og studentene gjennomfører så selv en fullstendig analyse av et offentlig tiltak.