Kursplan för Termodynamik

Mål

Efter genomgången kurs skall studenten kunna beskriva och använda:

• Begreppen arbete, värme, inre energi, entropi, temperatur, observabler, fördelningar.
• Termodynamikens empiriska huvudsatser.
• Hur makroskopiska observabler kan framtagas med hjälp av termodynamiken samt jämföras med experimentella data.
• Hur Clausius-Clapeyrons ekvation kan användas vid beräkningar på fasövergångar.
• Hur analys av kretsprocesser kan göras i allmänhet samt specifikt hur värmeprocesser och deras verkningsgrader för värmemotorer och värmepumpar behandlas och beräknas i praktiken.
• Hur beräkning av värmeledning och värmestrålning i olika geometrier kan utföras.

Innehåll

Materia och energi. Termometri. Makroskopiska observabler. Klassisk kinetisk gasteori, allmänna gaslagen och andra enkla tillståndsekvationer för gaser samt även tillståndsekvationer för andra fysikaliska system. Maxwells hastighetsfördelning. Termodynamikens huvudsatser. Termodynamiska tillståndsvariabler och tillståndsekvationer. Makroskopisk definition av entropi samt även Boltzmanns ekvation för entropin. Termodynamiska potentialer och Maxwells relationer. Omskrivning och integrering av partiella derivator d v s framtagning av observabler m h a en tillståndsekvation. Fasövergångar, hur man experimentellt bestämmer en fasomvandlingskurva samt hur den beskrivs, t.ex. tryckberoendet hos smältpunkt/kokpunkt. Kretsprocesser med diverse tekniska tillämpningar som kraftvärmeverk, kylskåp och värmepumpar. Användning av Mollierdiagram och andra tekniska diagram. Värmeledning i olika geometrier samt värmestrålning inklusive Stefan-Boltzmanns och Wiens lagar.

Projektarbete i grupp om 2-3 studenter, skriven rapport samt muntlig presentation inför övriga klassen.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, projektlaboration.

Examination

Skriftlig tentamen, skriftlig projektrapport med muntlig presentation i seminarium. Projektets vikt i det sammanlagda betyget är 1 hp av 5 hp.