SK1119 Termodynamik och statistisk fysik 7,5 hp

Thermodynamics and Statistical Physics

  • Utbildningsnivå

    Grundnivå
  • Huvudområde

    Teknik
  • Betygsskala

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

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT20 för programstuderande

Lärandemål

Kursen ger de grundläggande kunskaper och färdigheter inom termodynamik och statistisk fysik som en elektroingenjör kan behöva och som krävs för att få påbörja ett masterprogram inom ett fysikrelateratämnesområde. Studenterna ska kunna utnyttja sina kunskaper för att lösa grundläggande praktiskt orienterade problem inom området.

Efter fullgjord kurs ska studenterna kunna:

  • redogöra för begreppet energi samt hur energi lagras och omvandlas mellan olika former vid termodynamiska processer.
  • tillämpa idealiserade termodynamiska processer (isokor, isobar, isoterm och adiabat) både enskilt och såsom sammansatta i en termodynamisk kretsprocess.
  • behärska termodynamikens första och andra huvudsats samt kunna utnyttja detta vid beräkningar av energi och entropi.
  • relatera energiflöden i termodynamiska kretsprocesser till verkningsgraden hos motorer samt till godhetstal hos värmepumpar och kylmaskiner samt utföra beräkningar på detta.
  • genomföra beräkningar på värmetransportproblem (strålning, konvektion, värmeledning).
  • beskriva kopplingen mellan makroskopiska termodynamiska storheter och den statistiska fysikens beskrivning av motsvarande fenomen.
  • tillämpa statistiska fördelningar inom olika relevanta områden för en elektroingenjör (till exempel elektriska ledare, halvledare, strålning).
  • vara bekanta med grundläggande begrepp inom statistisk fysik.
  • beskriva de termodynamiska aspekterna av hållbar utveckling.
  • vara bekant med simuleringar av fysikaliska problem.

Kursens huvudsakliga innehåll

  • Energi och värme
  • Gaslagar
  • Termodynamikens 1:a och 2:a huvudsats, entropi
  • Termodynamiska processer, Carnotprocessen, verkningsgrad och godhetstal
  • Värmetransport (strålning, konvektion, värmeledning)
  • Bose-Einstein, Fermi-Dirac och Maxwell-Boltzmanns fördelningar samt olika praktiska tillämpningar på dessa fördelningar (metaller, halvledare, strålning)
  • Tillståndssumma, tillståndstäthet
  • Fri energi, entalpi, Maxwellrelationer
  • Jorden som ett termodynamiskt system

Behörighet

  • Grundläggande fysik (motsvarande IF1603, SK1108)
  • Matematisk analys i flera variabler (motsvarande SF1626)
  • Statistik (motsvarande SF1901)

Litteratur

O. Beckman et al, Energilära – grundläggande termodynamik, Liber

S.J. Blundell et al, Concepts in thermal physics, Oxford University Press

Tilläggsmaterial från institutionen

Examination

  • PRO1 - Projektuppgift, 1,5, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 6,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Godkänt betyg på tentamen och projektuppgift

Ges av

SCI/Tillämpad fysik

Kontaktperson

Magnus Andersson (magnusan@kth.se) Martin Månsson (condmat@kth.se)

Examinator

Magnus Andersson <magnusan@kth.se>

Övrig information

Ersätter IF1614.

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2017.
Examinationsinformation gäller från och med VT2017.