NFYB10026U Statistisk fysik (StatFys)

Årgang 2024/2025
Engelsk titel

Statistical Physics (StatFys)

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i fysik
Bacheloruddannelsen i nanoscience

Kursusindhold

Introduktion til statistiske metoder i fysikken. Hovedeksempler er:

  1. 1) Kvantestatistik og entropi.
  2. 2) Mikrokanonisk ensemble.
  3. 3) Statistisk fysik og termodynamik.
  4. 4) Tilstandssummer og fordelingsfunktioner.
  5. 5) Det store kanoniske ensemble.
  6. 6) Fermi-gassen: metaller, Fermi overflader, og astrofysik.
  7. 7) Foton-gassen: hulrumsstråling og legemers varmestråling.
  8. 8) Bose-gassen: Bose-Einstein kondensation. 
  9. 9) Faseovergange og Ising modellen.
Målbeskrivelser

Færdigheder

  • Kan beregne tilstandssummen Z i simple situationer, og derfra udlede fundamentale målbare fysiske størrelser.
  • Kan beregne et sort legemes temperatur ud fra legemets varmestråling.
  • Kan identificere og anvende korrekte fordelingsfunktioner i statistiske sammenhænge.
  • Kan identificere entropien i givne situationer og derfra beregne ligevægts-størrelser.
  • Kan identificere en given situation for værende relevant for hhv fermioner eller bosoner, og derudfra anvende kendskaberne for hhv Fermi-gassen eller Bose-gassen til at udregne f.eks. energi, varmefylde, og tryk.
  • Kan beregne tilstandstætheden for simple systemer, og anvende denne til at finde fysiske størrelser, f.eks. varmefylde og energi.
  • Kan adressere faseovergange og kritiske fænomener.

 

Viden
Den studerende vil kunne

  • Forklare fundamentale begreber så som entropi, termisk ligevægt, og den mikroskopiske forståelse af termodynamik.
  • Redegøre for Boltzmann-faktoren og den fri-energi af simple systemer.
  • Være bekendt med det kemiske potential og anvendelse af Gibbs fordelingen.
  • Forklare varmefylden af simple molekylære gasser som funktion af temperaturen i termer af translation, rotationer og vibrationer.
  • Redegøre for den udartede Fermi gas' termiske egenskaber, dvs. varmekapacitet, tryk vs temperatur, og relatere disse til dagligdags direkte observerbare fænomener.
  • Redegøre for termiske egenskaber ved Bose (Foton) gassen. 

 

Kompetencer
Gennem kurset får den studerende belyst dele af termo- og kvantefysikken ud fra et fælles, statistisk fysisk udgangspunkt, hvilket giver kompetence hen imod at forstå den underlæggende, sammenhængende beskrivelse af fysik.

Undervisningsmateriale

Final course material will be announced in Absalon.

The following is an example of expected course material:

Kittel; Thermal Physics.

Termodynamik og kvantemekanik svarende til det obligatoriske i bacheloruddannelsen i fysik.
Forelæsninger og øvelser
  • Kategori
  • Timer
  • Forelæsninger
  • 42
  • Forberedelse (anslået)
  • 122
  • Teoretiske øvelser
  • 38
  • Eksamen
  • 4
  • I alt
  • 206
Mundtlig
Point
7,5 ECTS
Prøveform
Skriftlig stedprøve, 4 timer med opsyn.
Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt

Der må skrives med blyant.

 

Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ekstern censur
Reeksamen

Som ordinær eksamen.

Hvis der er ti eller færre studerende tilmeldt reeksamen ændres reeksamen til at være en mundtlig eksamen på 30 minutter.

Kriterier for bedømmelse

Se Målbeskrivelsen