Faglig innhold

Termodynamikk:

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, midlere fri veilengde, varmeledning, diffusjon. Transportprosesser.

Statistisk mekanikk:

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

Pensum vil bli belyst med eksempel fra biologi, industri, klima og miljø.

Læringsutbytte

Emnet søker ved en teoretisk og eksperimentell tilnærming å gi en grunnleggende forståelse av hvordan systemer i termisk likevekt kan beskrives med termodynamikk, kinetisk gassteori og grunnleggende 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.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, obligatoriske laboratorieoppgaver og obligatoriske regneøvinger. Forventet arbeidsinnsats i emnet er 225 timer.

Obligatoriske aktiviteter

• Laboratorieøvinger
• Regneøvinger

Anbefalte forkunnskaper

Fysikk-kunnskaper tilsvarende FY1001 Mekanisk fysikk og FY1003 Elektrisitet og magnetisme. Matematikk-kunnskaper tilsvarende TMA4100, TMA4105 og TMA4115 (en- og flerdimensjonal analyse, lineær algebra).

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