NFYB10001U Termodynamik og projekt (Termo)
Årgang 2013/2014
Engelsk titel
Thermodynamics and Project (Termo)
Uddannelse
Bacheloruddannelsen i de
fysiske fag
Bacheloruddannelsen i naturvidenskab og it
Bacheloruddannelsen i naturvidenskab og it
Kursusindhold
Kurset
introducerer termodynamikken (varmelæren), både fra den klassiske
(Boltzmann/Gibbs) og fra den moderne statistisk mekaniske
synsvinkel. Fundamentet for at bestemme hvad der sker i en given
termodynamisk proces, med eller uden varmeudveksling udvikles. Det
statistik mekaniske begrebsapparat introduceres som grundlag for
udledning af til eksempel ligefordelingsloven og til den videre
forståelse af begreber som faseovergange.
Projektet tager udgangspunkt i et delvist selvvalgt emne, og der lægges op til diskussion og evaluering af kvantitative resultater.
Begreberne temperatur, varme, arbejde, energi, fri energi og entropi defineres nøje i forbindelse med introduktion af termodynamikkens 1. og 2. hovedsætninger. Yderligere beskrives tilstandsligningen (idealgasloven) og begrebet varmekapacitet. Konsekvenserne af hovedsætningerne i konkrete fysiske situationer beskrives for eksempel ved brug af termodynamiske (PV) diagrammer. Begrebet multiplicitet og tilstandssum introduceres sammen med den sandsynlighedsteoretiske definition på entropien. Sammenhængen mellem entropi og varme etableres.
Projektet er et teoretisk, eksperimentelt, observationelt og/eller numerisk projet i et fysisk fagområde. Det udføres i grupper af typisk 3-4 studerende under vejledning.
Projektet tager udgangspunkt i et delvist selvvalgt emne, og der lægges op til diskussion og evaluering af kvantitative resultater.
Begreberne temperatur, varme, arbejde, energi, fri energi og entropi defineres nøje i forbindelse med introduktion af termodynamikkens 1. og 2. hovedsætninger. Yderligere beskrives tilstandsligningen (idealgasloven) og begrebet varmekapacitet. Konsekvenserne af hovedsætningerne i konkrete fysiske situationer beskrives for eksempel ved brug af termodynamiske (PV) diagrammer. Begrebet multiplicitet og tilstandssum introduceres sammen med den sandsynlighedsteoretiske definition på entropien. Sammenhængen mellem entropi og varme etableres.
Projektet er et teoretisk, eksperimentelt, observationelt og/eller numerisk projet i et fysisk fagområde. Det udføres i grupper af typisk 3-4 studerende under vejledning.
Målbeskrivelser
Færdigheder
Kurset skal bringe den studerende i stand til
at:
- Beskrive begreberne tryk, temperatur, volumen, varme, arbejde, energi og entropi
- Beskrive 1. og 2. hovedsætning.
- Kunne håndtere begreberne frie energier og ligevægt i forskellige simple fysiske situationer (konstant tryk, konstant volumen m.v.).
- Være i stand til at afgøre under hvilke forhold varmekapaciteten, der måles er CV eller CP, og bestemme sammenhængen imellem de to.
- Kunne anvende idealgasligningen og hovedsætningerne i forhold til konkrete fysiske problemstillinger.
- Kunne analysere og gøre overslagsberegninger i simple fysiske situationer, altså at kunne give intelligente bud på spørgsmål som: ”Hvor meget ændres en ballons volumen, hvis den lægges i fryseren?”, ”Hvor varm bliver luften i en cykelpumpe, når man holder for hullet og presser den sammen af alle kræfter?”, ”Hvad er lufttemperaturen i 10 km’s højde?”, ”Hvad får man mest varme ud af et kg aluminium eller 1 kg bly, begge ved 100 graders celcius?”
- Analysere simple situationer som plat og krone og se sammenhængen med de termodynamiske begreber.
- Kunne komme med bud på hvorledes for eksempel entropien måles i konkrete (simple) fysiske processer
- Kunne regne på fysiske systemer med brug af tilstandssummer og Lagrangemultipliers
- Projektet: Kunne sætte sig ind i et begrænset fagområde, vurdere egne idéer og resultater i forhold til etablerede teorier og eksisterende viden.
- Projektet: Skabe overblik og sammenhæng i opnåede resultater og skrive en fyldestgørende rapport.
- Projektet: Kunne disponere og fremlægge en kort mundtlig redegørelse for en del af projektet.
Viden
Der
opnås en beherskelse af begreberne i termodynamikken og den
statistiske fysik. Ved forsøgsaktiviteter opnås en konkret
forståelse af de abstrakte begreber som temperatur, indre energi,
varme, arbejde, mikro- og makrotilstande, entropi mv.
Kompetencer
Den studerende vil kunne sammensætte en tidligere forståelse af
termodynamikken med ny viden om statistik og opnå en udvidet, ny
forståelse for og evne til at beskrive termodynamikken.
Undervisningsmateriale
Daniel Schroeder: An
introduction to Thermal Physics
Faglige forudsætninger
I matematik forudsætter
kurset kendskab til multiple integraler, summer, især potensrækker,
Taylorudvikling. I fysik fordres kendskab til grundlæggende
mekanik. For fysikstuderende dækkes disse forudsætninger af
kurserne MatIntro, LinAlg, MEK 1 og MEK 2.
Undervisningsform
Forelæsninger, øvelser og
projektarbejde
Arbejdsbelastning
- Kategori
- Timer
- Eksamen
- 4
- Forberedelse
- 77
- Forelæsninger
- 21
- Praktiske øvelser
- 14
- Projektarbejde
- 69
- Teoretiske øvelser
- 21
- I alt
- 206
Tilmelding
Selvbetjeningen på KUnet
Som meritstuderende - klik her!
Som enkeltfags-studerende (efter- og videreuddannelse) - klik her!
Som enkeltfags-studerende (efter- og videreuddannelse) - klik her!
Eksamen
- Point
- 7,5 ECTS
- Prøveform
- Mundtlig prøve, 10 minutterSkriftlig prøve, 4 timer med opsyn.Eksamen rummer to dele.
Del 1: En 10 minutters individuel mundtlig fremstilling på baggrund af en projektrapport udarbejdet i grupper. Den individuelle mundtlige fremstilling vægter med 1/3.
Del 2: 4 timers skriftlig eksamen, der vægter 2/3.
De to dele af eksamen kan gennemføres hver for sig, men kurset kan ikke bestås, hvis enten projektet eller den skriftlige termo eksamen vurderes til karakteren -3. - Krav til indstilling til eksamen
- Der er et krav for at kunne deltage i eksamen, at én times skriftlig prøve er bestået i forbindelse med regneøvelserne - senest 1 uge før eksamen.
- Hjælpemidler
- Alle hjælpemidler tilladt
- Bedømmelsesform
- 7-trins skala
- Censurform
- Ingen ekstern censur
Flere interne bedømmere.
- Reeksamen
- Såfremt der er 10 eller færre tilmeldte ændres eksamensformen til mundtlig prøve af ca. 30 minutters varighed inklusiv votering. Der er ingen forberedelsestid.
Kriterier for bedømmelse
Karakteren 12 gives for den fremragende præstation, der
demonstrerer udtømmende opfyldelse af kursets målbeskrivelse, med
ingen eller få uvæsentlige mangler.
Kursusinformation
- Sprog
- Dansk
- Kursuskode
- NFYB10001U
- Point
- 7,5 ECTS
- Niveau
- Bachelor
- Varighed
- 1 blok
- Placering
- Blok 3
- Skemagruppe
- C
- Kursuskapacitet
- Ingen begrænsning
- Efter- og videreuddannelse
- Studienævn
- Studienævn for Fysik, Kemi og Nanoscience
Udbydende institut
- Niels Bohr Institutet
Kursusansvarlige
- Bo Møllesøe Vinther (8-64786b70766a67744270646b306d7730666d)
Gemt den
30-04-2013