FYS2160 – Termodynamikk og statistisk fysikk
Beskrivelse av emnet
Timeplan, pensum og eksamensdato
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:
Anbefalte forkunnskaper
- MAT1100 – Kalkulus?
- MAT1110 – Kalkulus og line?r algebra? ?
- IN1900 – Introduksjon i programmering for naturvitenskapelige anvendelser?
- FYS-MEK1110 – Mekanikk (nedlagt) eller FYS1100 – Mekanikk og modellering?
- FYS1105 – Klassisk mekanikk?
- FYS1120 – Elektromagnetisme?
Overlappende emner
- 10 studiepoeng overlapp med FYS2169 – Statistisk mekanikk og termisk fysikk - Seminarvariant.
- 4 studiepoeng overlapp med KJM3310 – Fysikalsk kjemi III - Statistisk termodynamikk for kjemi.
- 4 studiepoeng overlapp med KJM4310 – 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:
- 4 timer seminar/forelesning
- 2 timer gruppeundervisning
- 2 timer orakeltjeneste
Emnet inkluderer f?lgende obligatoriske aktiviteter, som m? v?re godkjent f?r avsluttende eksamen: Godkjent gjennomf?ring av l?ringsaktiviteter tilsvarende minimum 40 poeng som best?r av:??
- oppgavelevering med hverandrevurdering, hvorav begge deler m? v?re godkjent (10 poeng hver, 40 mulige poeng)
- deltagelse p? seminarer (1 poeng hver, 10 mulige poeng)
- deltagelse p? gruppeundervisning (1 poeng hver, 10 mulige poeng)
- Laboratoriearbeid med oppgavelevering og hverandrevurdering
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:
Du m? ta med dokumentasjon p? at du har best?tt HMS0503 – Laboratoriesikkerhet og HMS0505 – 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 – 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
Det arrangeres?utsatt eksamen?i starten av neste semester for studenter som dokumenterer gyldig frav?r fra ordin?r eksamen.
Det arrangeres?ny eksamen?for studenter som ikke best?r ordin?r eksamen.
Studenter som trekker seg under eksamen blir ikke tilbudt ny eksamen.
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.