FYS2169 – Statistisk mekanikk og termisk fysikk - Seminarvariant

Kort om emnet

Emnet gir en innføring i statistisk mekanikk og termodynamikk. Statistisk mekanikk gir et begrepsmessig og teoretisk fundament for termodynamikk og tidens retning i makroskopiske systemer. Termodynamikk er teorien for systemer med mange partikler bygget på noen få aksiomer - termodynamikkens lover. Vi anvender teoriene på en rekke systemer slik som gasser, væsker, faste stoffer og blandinger og ser på anvendelser innen materialer, kjemi, biologi, geofag og teknologi. Vi lærer å bygge modeller hvor vi finner oppførselen til store systemer fra vekselvirkningen mellom enkeltpartikler. Vi utforsker systemer med enkel teori, numeriske metoder som molekylær dynamikk og Monte Carlo-metoder, og eksperimentelle metoder som gir reelle data vi kan analysere.

Hva lærer du?

Etter å ha fullført emnet:

• behersker du grunnleggende statistiske metoder og begreper som sannsynlighet, tilfeldige variabler, forventningsverdi og varians; kjenner estimatorer for disse og vanlige sannsynlighetsfordelinger, og du kan anvende kombinatoriske metoder på statistiske problemer.
• behersker du å sette opp modeller for og analysere enkle systemer i det mikrokanoniske, kanoniske og stor-kanoniske systemet; du mestrer modellene for spinn-systemer, ideell gass og Einstein-krystallen og anvendelser av disse; og du kjenner til hvordan modellene kan brukes til å beskrive systemer med realistiske vekselvirkninger.
• mestrer du overgangen fra en mikroskopisk til en makroskopisk beskrivelse gjennom statistisk mekanikk; kjenner og kan anvende termodynamikkens lover og fri-energi prinsipper; kan beskrive termodynamiske prosesser og varmemaskiner; og du mestrer bruk av kjemisk potensial til å beskrive diffusiv likevekt, faselikevekt og kjemiske prosesser.
• behersker du en statistisk-mekanisk beskrivelse av kvante-gasser og kan beskrive Fermi- og Bose-statistikk for elektron-, boson-, og foton-gasser; du kjenner til Fermi-energi og kan bruke tilstandstetthet til å finne partikkeltall og energi teoretisk og numerisk.
• er du trent i å finne de viktigste vekselvirkningene i et system, lage forenklede modeller, og analysere den makroskopiske oppførselen med teoretiske, numeriske og symbolske metoder med spesiell vekt på simuleringer med Monte Carlo-metoder og molekylær dynamikk.
• kjenner du anvendelser av statistisk mekanikk og termodynamikk i eksempler fra andre disipliner som materialvitenskap, kjemi, og biologi.

Opptak til emnet

Emnet er kun for studenter som har FYS2160 – Termodynamikk og statistisk fysikk som et obligatorisk emne i sin utdanningsplan, og som har vært på utveksling høsten før, og som dermed ikke har hatt anledning til å følge FYS2160 – Termodynamikk og statistisk fysikk.

Studenter som ønsker opptak må søke om dette til studieinfo@fys.uio.no

Spesielle opptakskrav

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse må du dekke spesielle opptakskrav.

Du må ha:

• Matematikk R1 (eller Matematikk S1 og S2) + R2

Og en av disse:

• Fysikk (1+2)
• Kjemi (1+2)
• Biologi (1+2)
• Informasjonsteknologi (1+2)
• Geofag (1+2)
• Teknologi og forskningslære (1+2)

De spesielle opptakskravene kan også dekkes med fag fra videregående opplæring før Kunnskapsløftet, eller på andre måter.

Obligatoriske forkunnskaper

Følgende emner må tas før første obligatorisk laboratorieundervisning i FYS2169:

• HMS0503 – Laboratoriesikkerhet
• HMS0505 – El-sikkerhet

Anbefalte forkunnskaper

• MAT1100 – Kalkulus
• MAT1110 – Kalkulus og lineær algebra
• MAT-INF1100 – Modellering og beregninger
• IN1900 – Introduksjon i programmering for naturvitenskapelige anvendelser
• FYS-MEK1110 – Mekanikk eller FYS1100 – Mekanikk og modellering
• FYS1105 – Klassisk mekanikk
• FYS1120 – Elektromagnetisme

Overlappende emner

• 10 studiepoeng overlapp med FYS2160 – Termodynamikk og statistisk fysikk.

Undervisning

Emnet er et selvstudiumsemne, med seminartimer etter avtale.

Eksamen

• Avsluttende muntlig eksamen som teller 100% av avsluttende karakter.

Dette emnet har obligatoriske øvelser som må være godkjent før avsluttende eksamen

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Det arrangeres utsatt eksamen i starten av neste semester for studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen.

Det arrangeres ny eksamen for studenter som ikke består ordinær eksamen.

Studenter som trekker seg under eksamen blir ikke tilbudt ny eksamen.

Mer om eksamen ved UiO

• Kildebruk og referanser
• Tilrettelegging på eksamen
• Trekk fra eksamen
• Syk på eksamen / utsatt eksamen
• Begrunnelse og klage
• Ta eksamen på nytt
• Fusk/forsøk på fusk

Andre veiledninger og ressurser finner du på fellessiden om eksamen ved UiO.