Institutionen för fysik
Göteborgs universitet
Termodynamik och statistisk fysik II, FYN170 (5p)
höstterminen 2006
_________________________________________________________________________________________
Kursansvarig & examinator: Henrik Johannesson, rum O7104A Origohuset, tel.: 7723185, e-mail: johannesson@fy.chalmers.se
Kursens mål: Kursen skall ge en förståelse för hur materiens "makroskopiska" egenskaper med hjälp av statistisk teori kan rekonstrueras från dess "mikroskopiska" egenskaper.
Kursinnehåll: Statistiska grundbegrepp tillämpade på enkla modellsystem. Statistiska ensembler. Klassisk statistisk mekanik och termodynamikens huvudsatser. Kvantstatistik. Orientering om icke-jämviktssystem och kritiska fenomen. Tillämpningar från den kondenserade materiens fysik, astrofysik, och biologisk fysik.
Kurslitteratur: R. Baierlein, Thermal Physics, Cambridge University Press, 1999. Kompletterande material, inkl. labhandledningar, kommer att finnas på kurshemsidan som pdf-filer. En exempelsamling, med problem och lösningsförslag, kan köpas vid föreläsningstillfällena den första kursveckan.
Laborationer: Till kursen hör en experimentell laboration, Kritisk temperatur (labassistent: Johan Hedström, ankn. 2090), samt en datorlaboration, Monte Carlo simulering (med Henrik Johannesson som assistent). Se schemat för tid och plats!.
Examination: En skriftlig tentamen anordnas vid slutet av kursen. Provet omfattar fem uppgifter, vilka vardera ger 3 poäng. För godkänd [väl godkänd] betygsgrad på kursen krävs 5 [9] poäng på den skriftliga tentamen, samt 1 [2] poäng (av totalt 3 möjliga poäng) på de inlämningsuppgifter som delas ut varje vecka. Dessutom krävs godkända laborationer, aktivt deltagande i ett projektarbete i grupp, samt - för betyget väl godkänd - ett gott resultat på en muntlig tentamen. Lösningarna till inlämningsuppgifterna skall lämnas in vid angivet datum. Vid den skriftliga tentamen får användas: miniräknare, Physics Handbook, valfri matematisk tabellsamling, samt en A4-sida med handskrivna formler.
_________________________________________________________________________________________
Kurshemsidan uppdateras kontinuerligt under kursens gång - ta för vana att kolla upp den regelbundet!
För senaste version,
klicka på "Reload".
Omgång 6 av inlämningsuppgifterna kan lämnas in onsdag nästa vecka
(1/11)
mot ett poängavdrag på 50%.
Lösningar till tentan 27/10: sid 1,
sid 2, och sid 3.
(Dem av er som ännu inte gjort omgång 6 vill kanske nu hellre lägga
tid på repetition och genomgång av gamla tentor inför fredagen!)
Övningsräkning fredagen 20/10, kl. 8.00-9.45 i MB:
Repetition. Genomgång av nygamla tentor:
Ordinarie tentan 2005; Omtentan 2004.
Läsanvisningar för sjunde kursveckan
kan nu hämtas
här!
_________________________________________________________________________________________
Kursvecka 1 (vecka 36)
Baierlein kap. 1, 2
M. Kac, Probability (Scientific American, September 1964).
"Vad är statistisk fysik?". Observabler och statistiska medelvärden.
Termodynamikens huvudsatser.
Kursvecka 2 & 3 (vecka 37 & 38)
Baierlein kap. 3.4, 4, 5, appendix C
E. Schrödinger, Order, Disorder and Entropy (från What is Life?)
J. Lerner, Time's Arrow (från Rutgers Magazine, November 1988)
Entropi och temperatur, reversibla och irreversibla processer, termisk och mekanisk
växelverkan. Statistiska fördelningar, medelvärden, fluktuationer och korrelationsfunktioner. Statistiska ensembler. Ergodiska hypotesen.
Partitionsfunktionen.
Kursvecka 4 (vecka 39)
Baierlein kap. 6, 7, 10.
T. Nörretrander, Maxwells demon (från Märk världen, Bonnier Alba,
1993)
Mer om partitionsfunktionen, tillämpningar på enkla modellsystem. Svartkroppsstrålning. Specifikt värme för kristaller. Kemisk
potential. Fri energi.
Kursvecka 5 (vecka 40)
Baierlein kap. 12.1 - 12.5, 12.8 - 12.10, 16.
C. Schmidhuber, On Water, Steam, and String Theory
Ensembleteori: sida 1,
sida 2, och sida 3.
Fasjämvikt. Fasövergångar. Kritiska fenomen och renormeringsgruppen. Isingmodellen.
Kursvecka 6 (vecka 41)
Baierlein kap. 13, 14, 15.1 - 15.3, 15.5 - 15.7.
R. P. Feynman, The Distinction of Past and Future (från The Character of Physical Law)
Kinetisk gasteori. Transportprocesser. Klassisk gräns. Termodynamikens tredje huvudsats.
Kursvecka 7 (vecka 42)
Baierlein kap. 8.1-8.4, 8.6,
9.
M. J. Klein, Thermodynamics and Quanta in Planck's Work (från Physics Today, November 1966)
A. Cornell and C. E. Wieman, Bose-Einstein Condensation (Scientific American, March 1998)
Kvantstatistik. Bose-Einstein & Fermi-Dirac fördelningarna. Fotongasen. Bose-Einstein kondensering.
Kursvecka 8 (vecka 43)
Repetition!
_________________________________________________________________________________________
Föreläsningar och laborationer
Måndagar och onsdagar kommer i huvudsak att ägnas teorigenomgång, med övningsräkning på
fredagar.
Tentamen 27/10, kl 8.30 - 13.30. Sal meddelas senare.
_________________________________________________________________________________________
Experimentell lab: Bestämning av kritisk temperatur
Datorlab: Isingmodellen
Java applets
_________________________________________________________________________________________
Några länkar
För
Dig som är intresserad av att fortsätta med mer avancerade kurser i modern fysik:
_________________________________________________________________________________________
A theory is all the more impressive the greater the simplicity of
its premises, the more
different kind of things it relates, and the
more extended its area of applicability.
Therefore the deep
impression that classical thermodynamics made upon me. It is the
only physical theory of universal content which I am convinced will
never be overthrown,
within the framework of applicability of
its basic concepts.
Albert Einstein
_________________________________________________________________________________________
Back to Henrik Johannesson's home page.
This page was last updated on September 7, 2006.