Anbefalede faglige forudsætninger for at deltage i modulet

Modulet bygger på viden opnået gennem modulerne: Grundlæggende Mekanik og Termodynamik (2. semester), Faststoffysik I (3. semester) og Grundlæggende kvantemekanik (4. semester).

Modulets indhold, forløb og pædagogik

Kurset skaber forbindelsen mellem den mikroskopiske beskrivelse af gasser, væsker og faste stoffer og deres makroskopiske egenskaber. I den mikroskopiske beskrivelse tages udgangspunkt i Newtons love (klassisk beskrivelse) og Schrödingerligningen (kvantemekanisk beskrivelse) for et meget stort system af partikler / tilstande. De makroskopiske egenskaber (f.eks. tryk, temperatur, varmekapacitet, kemisk potential, osv.) relateres gennem entropibegrebet, og statistik og sandsynlighedsregning for store systemer, til principper om hvilke mikroskopiske tilstande der er mulige, og deres antal og sandsynlighed.  

Læringsmål

Viden

Skal have viden om 

• Statistik og sandsynlighedsregning 

• Klassisk statistisk mekanik og kvantemekanisk statistisk mekanik 

• Mikrokanonisk, kanonisk og grandkanonisk ensemble 

• Beregning af tilstandssandsynligheder, middelværdi og varians af fysiske variable 

• Statistisk mekanisk forklaring af temperatur, tryk og kemisk potential 

• Termodynamiske tilstandsfunktioner/-potentialer 

• Virial- og ligefordelingssætningerne, og fluktuations-/responssætninger  

• Termodynamikkens 1. og 2. lov  

• Reversible og irreversible processer, cykliske processer og energieffektivitet for maskiner 

• Statistisk mekanisk beskrivelse af gasser, inkl. Fermi og Bose gasser 

• Fermi-Dirac, Boltzmann og Bose-Einstein fordelinger 

• Planck’s termiske strålingslov 

• Faseovergange 

Færdigheder

• Skal kunne anvende statistik og sandsynlighedsregning for en given problemstilling 

• Skal kunne anvende viden og metoder fra statistisk mekanik på simple klassiske og kvantemekaniske fysiske modelsystemer 

• Skal kunne fortolke og forstå fysik for store systemer ud fra statistisk mekaniske teorier 

Kompetencer

• Skal kunne anvende statistik og sandsynlighedsregning indenfor andre fagområder 

• Skal ud fra givne forudsætninger kunne ræsonnere og argumentere med begreber og viden fra statistisk mekanik 

• Skal kunne udvikle og styrke kendskab til, forståelse af og anvendelse af teorier og metoder fra statistisk mekanik inden for andre fagområder 

Undervisningsform

Forelæsninger med tilhørende opgaveregning.

Omfang og forventet arbejdsindsats

Kursusmodulets omfang er 5 ECTS svarende til 150 timers studieindsats.

Eksamen

Prøver

Prøvens navn	Statistisk mekanik
Prøveform	Skriftlig eller mundtlig
ECTS	5
Tilladte hjælpemidler	Oplysninger om tilladte hjælpemidler til eksamen offentliggøres under beskrivelsen af semesteret/kurset.
Bedømmelsesform	7-trins-skala
Censur	Intern prøve
Vurderingskriterier	Vurderingskriterierne er angivet i Universitetets eksamensordning