Faglig innhold

Termodynamikk:

Trykk. Energibegrepet. Temperatur. Termodynamikkens hovedsetninger. Arbeid, varme og indre energi. Tilstandsligninger, reversible og irreversible prosesser, entropi, termodynamiske potensialer. Varmekraftmaskiner og kjølemaskiner. Faseoverganger. Ideelle blandinger.

Kinetisk gassteori:

Maxwells hastighetsfordeling. Transportprosesser.

Statistisk mekanikk:

Mikrotilstander og statistisk tolkning. Boltzmannfaktoren. Ekvipartisjonsteoremet. Plancks strålingslov.

Læringsutbytte

Emnet gir en grunnleggende forståelse av hvordan systemer i termisk likevekt kan beskrives med termodynamikk, kinetisk gassteori og elementær statistisk mekanikk.

Kunnskaper.

Kandidaten skal ha kunnskap om:

• Et bredt spekter av metoder fra termisk og statistisk fysikk med nytteverdi på tvers av mange disipliner og fagområder
• Fundamentale termiske problemstillinger med kjente løsningsmetoder
• Angrepsmetoder for komplekse termiske problemer uten kjent løsning

Ferdigheter.

Kandidaten skal kunne:

• Kvantitativt beskrive systemer i termisk likevekt ved hjelp av metoder fra termodynamikk og statistisk fysikk
• Designe enkle varmekraft- og kjølemaskiner
• Gjennomføre og analysere grunnleggende eksperimenter og målinger innen termisk fysikk

Generell kompetanse.

Kandidaten skal være i stand til:

• Å redegjøre for termisk fysikks rolle i et samfunnsperspektiv, inkludert klima- og miljøutfordringer
• Å redegjøre for koblingen mellom termisk fysikk og andre grunnleggende grener av fysikken
• Å analysere problemstillinger innen termisk fysikk med matematiske og numeriske metoder, inkludert IKT-verktøy.

Emnet vil primært bidra til kompetanseområdene K1 (Vise fagkunnskap og faglig fundert perspektiv), K2 (Analyse av problemstillinger og systemer), K4 (Anvendelse av metoder og verktøy), K7 (Innhenting og kritisk vurdering av informasjon), K8 (Livslang læring).

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, regneøvinger, labøvinger.

Studentenes forventede arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

Obligatoriske aktiviteter

• Numeriske øvinger
• Laboratorieøvinger

Obligatoriske aktiviteter

• Laboratorieøvinger
• Regneøvinger

Anbefalte forkunnskaper

Fysikk-kunnskaper tilsvarende FY1010 Fysikk grunnkurs eller TFY4010 Fysikk grunnkurs og TFY4030 Elektrisitet og magnetisme. Matematikk-kunnskaper som inkluderer kalkulus, lineær algebra og differensialligninger og flervariabel analyse og vektoranalyse.

Kursmateriell

P. C. Hemmer, Termisk fysikk, Tapir Akademisk Forlag, 2. utgave 2002. D. V. Schroeder, An Introduction to Thermal Physics, Oxford University Press, 2021.

Studiepoengreduksjon