Kursen inleds med en genomgång av grundläggande begrepp inom den statistiska fysiken. Partitionsfunktionen för en klassisk ideal gas av partiklar, med och utan inre tillstånd, introduceras och diverse termodynamiska egenskaper hos gasen tas fram. Maxwells fartdistribution och ekvipartitionsteoremet behandlas och begrepp som tillståndstäthet, kvantvolym och klassisk gräns diskuteras.
Kursen fortsätter med en genomgång av teorin för stor kanonisk ensemble och dess tillämpningar. Särskild tonvikt läggs vid system av partiklar i specifika enpartikeltillstånd och Bose-Einstein-, Planck- och Fermi-Dirac-distributionsfunktionerna, samt den klassiska distributionsfunktionen härleds. Egenskaper hos degenererade Bose- och Fermigaser och egenskaper i den motsatta, klassiska, gränsen härleds. Begrepp och fenomen som Bose-Einstein-kondensation, Fermienergi, fotongas och svartkroppsstrålning behandlas.
Kursen avslutas med en översiktlig genomgång av kemiska reaktioner, kemisk jämvikt, massverkans lag och Saha-ekvationen.
Förväntade studieresultat
Efter genomgången kurs ska den studerande kunna:
- översiktligt redogöra för sambandet mellan den makroskopiska och den mikroskopiska beskrivningen av materiens termiska egenskaper,
- härleda och redogöra för statistiken för mikrokanonisk, kanonisk, och stor kanonisk ensemble,
- sätta upp partitionsfunktionen för en klassisk ideal gas och härleda gasens termodynamiska egenskaper,
- använda metoden med tillståndstäthet,
- redogöra för Maxwells fartdistribution samt ekvipartitionsteoremet,
- förklara och härleda de olika distributionsfunktionerna,,
- redogöra för olika formuleringar av kriteriet för den s.k. klassiska gränsen,
- definiera och beräkna Fermienergin,
- bestämma egenskaper hos Fermigaser vid låga temperaturer,
- använda Sommerfelds expansion i problemlösning,
- härleda klassiska ideala gasegenskaper utifrån den klassiska distributionsfunktionen,
- redogöra för och tillämpa Plancks strålningslag,
- lösa problem med hjälp av Stefan-Boltzmanns och Kirchhoffs lagar,
- redogöra för begreppet Bose-Einstein-kondensat,
- göra enkla beräkningar på ultrakalla bosongaser,
- översiktligt redogöra för massverkans lag.
Behörighetskrav
Univ: För tillträde till kursen krävs Termodynamik (5FY083, 6 hp) och Kvantmekanik 1 (5FY053, 6 hp), eller motsvarande.
Undervisningens upplägg
Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning och räkneövningar.
Examination
Kunskapsredovisningen sker normalt genom ett skriftligt prov i slutet av kursen. På det skriftliga provet, och på hela kursen, sätts betyget Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).
En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 11b §).
Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.
TILLGODORÄKNANDE
Tillgodoräknande prövas individuellt.
Schroeder Daniel V. An introduction to thermal physics San Francisco : Addison Wesley : cop. 2000 : x, 422 s. : ISBN: 0-201-38027-7 Se Umeå UB:s söktjänst
Schroeder Daniel V. An introduction to thermal physics San Francisco : Addison Wesley : cop. 2000 : x, 422 s. : ISBN: 0-201-38027-7 Se Umeå UB:s söktjänst
