Hoppa till huvudinnehållet

SI1162 Statistisk fysik 7,5 hp

Kurs-PM VT 2023-60108

Version 1 – 2022-12-15 10:50:12

Kursomgång

VT 2023-1 (Startdatum 2023-01-17, Svenska)

Undervisningsspråk

Svenska

Kursen ges av

SCI/Fysik

Kurs-PM VT 2023

Presentation av kursen

"Statistisk fysik" behandlar termodynamik, statistisk fysik och kvantstatistik som på olika sätt beskriver system med ett stort antal partiklar. Systemen kan t.ex. vara atomer och molekyler i gaser, vätskor och fasta ämnen eller elektroner i metaller och halvledare. Ämnet är grundläggande för alla delar av fysik och har tillämpningar inom de flesta grenar av teknik.

Rubriker markerade med en asterisk ( * ) kommer från kursplan version VT 2019

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll

Termodynamiken är en fenomenologisk makroskopisk teori för energiomvandlingar. Särskilt behandlas energiformen värme som har speciella egenskaper. Med termodynamikens huvudsatser för energi och entropi beskriver man villkoren för olika processer. Termodynamikens användbarhet grundar sig på att dess begrepp är mycket generella. Denna del av kursen utgör en fördjupning av kursen i termodynamik för CTFYS1.

Statistiska fysiken ger den mikroskopiska molekylära bakgrunden till termodynamiken. Med en statistisk beskrivning utifrån ett systems mikroskopiska tillstånd kan man bestämma de medelvärden av mikroskopiska storheter som utgör termodynamiska makroskopiska storheter. Den moderna statistiska fysiken formuleras med hjälp av s.k. ensembleteori. Till de system som behandlas hör ideala gaser och icke-växelverkande spinn-system.

Kvantstatistiken visar hur symmetriegenskaperna hos de kvantmekaniska vågfunktionerna har betydelse för ett systems termodynamiska och statistiska egenskaper. Man särskiljer Bose-Einstein statistik för system med symmetriska vågfunktioner och Fermi-Dirac statistik för system med antisymmetriska vågfunktioner. Kvantstatistiken har tillämpningar på elektroner i metaller och halvledare, elektromagnetisk strålning, gittersvängningar, m.m

Lärandemål

Efter fullgjord kurs skall du

  • känna till definitionen av och kunna använda de viktigaste begreppen i termodynamik och klassisk såväl som kvantmekanisk statistisk fysik.
  • känna till, kunna analysera och tillämpa teorier och modeller för termodynamiska processer och statistiska fördelningar, med särskild tonvikt på utnyttjade approximationers giltighet.
  • ha kännedom om relationen mellan den fenomenologiska termodynamiken och den statistiska fysikens mikroskopiska beskrivning.
  • självständigt kunna behandla problem inom termodynamik och statistisk fysik.
  • känna till och kunna utveckla tillämpningar inom fysik och andra naturvetenskapliga områden baserade på termodynamiska och statistiskt fysikaliska principer.
  • ha viss kännedom om tekniska tillämpningar av termodynamik och statistisk fysik.

Förberedelser inför kursstart

Kurslitteratur

  • Blundell och Blundell: Concepts in Thermal Physics. Oxford University Press, second edition.
    Finns tillgänglig på t ex Kårbokhandeln. Finns också som e-bok på KTHB.
  • Exempelsamling i Statistisk Fysik (2011)

Examination och slutförande

Betygsskala

A, B, C, D, E, FX, F

Examination

  • TEN1 - Tentamen, 7,5 hp, Betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Övriga krav för slutbetyg

Skriftlig tentamen, betyg A-E, (TEN1; 6 hp: problemlösning liknande den som har genomgåtts i kursen).

Möjlighet till plussning

Ja

Etiskt förhållningssätt

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare Information

Ingen information tillagd

Kursansvarig

Lärare

Lärarassistenter

Examinator

Fakta om kursomgång

Startdatum

2023-01-17

Kursomgång

  • VT 2023-60108

Undervisningsspråk

Svenska

Kursen ges av

SCI/Fysik

Kontakter

Kursansvarig

Lärare

Lärarassistenter

Examinator