I kursen introduceras grundläggande begrepp som temperatur, termisk jämvikt, arbete, värme, värmekapacitet samt entalpi. Ett statistiskt betraktelsesätt tillämpas på ett antal enkla modellsystem för att introducera termodynamikens andra huvudsats formulerad med hjälp av entropin. Därefter behandlas värme- och kylmaskiner med tillämpningar såsom förbränningsmotorer, ångmaskiner, Joule-Thomson-processen samt kondensation av gaser. Slutligen introduceras begreppet fri energi som sedan används för att analysera fasövergångar. Termodynamiken ligger till grund för utveckling av både vardagsnära teknik och av frontforskning. Kursen lägger en grund för senare kurser i utbildningen som innehåller en striktare och utvidgad behandling av termodynamiska fenomen.
Förväntade studieresultat
Efter godkänd kurs ska den studerande kunna:
- redogöra för och tillämpa grundläggande begrepp i termodynamik som:
- temperatur och termisk jämvikt,
- ideala gasers egenskaper,
- reversibla och irreversibla processer,
- energibegrepp som arbete, värme, fri inre energi, entalpi, Gibbs och Helmholtz fria energi,
- värmekapacitet och värmetransport,
- termodynamikens första och andra huvudsats,
- entropi och entropiförändringar i reversibla och irreversibla processer,
- riktningen i naturliga processer,
- sambanden mellan entropi och mätbara fysikaliska variabler,
- energiomvandlingsprocesser i tillämpningar som värme- och kylmaskiner,
- temperatursänkningen för en real gas vid isentropisk expansion,
- kemiska processer och fasomvandlingar,
- Clausius–Clapeyrons ekvation och dess tillämpningar,
- sätta upp matematiska modeller av fysikaliska problemställningar inom området,
- resonera stringent och generellt kring termodynamisk teori och praktik,
- utföra, analysera och värdera experiment inom området,
- kommunicera termodynamiska definitioner, teorier och experiment i tal och skrift.
Behörighetskrav
Univ: FYSA97 Mekanik, relativitetsteori och experimentell metodik, A och MATB48 Flervariabelanalys, B eller motsvarande.
Undervisningens upplägg
Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning, gruppövningar samt handledning vid laborationer. Kursen består av följande inslag:
- teoridel med olika former av problemlösning,
- gruppdiskussioner av kontextrika problem,
- demonstrationsexperiment utförda av studenter
- experimentellt arbete i laboratoriet.
Laborationerna, demonstrationsexperiment samt vissa gruppdiskussioner är obligatoriska. Under kursen ska studenten ges tillfälle att utvärdera kursens mål samt värdera och bedöma hur kursen administrerats, hur den disponibla tiden disponerats, formerna för kunskapsredovisning, kurslitteraturen och övrigt undervisningsmaterial samt den egna insatsen.
Examination
Kunskapsredovisningen sker genom muntliga och skriftliga redovisningar under kursens gång samt normalt genom ett skriftligt prov vid kursens slut. På de skriftliga och muntliga redovisningarna sätts normalt betyget Underkänd (U) eller Godkänd (G). På det skriftliga provet sätts betyget Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG).
På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga moment är godkända.
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. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till styrelsen för Institutionen för fysik.
Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.
TILLGODORÄKNANDE
Tillgodoräknande prövas individuellt.
Litteratur
Giltig från:
2007 vecka 52
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
