Kursplan för Termodynamik

Beslut och riktlinjer

Kunskaper om partiella derivator behövs motsvarande Geometri och analys II, som med fördel kan läsas samtidigt.

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

• beskriva och använda begreppen arbete, värme, inre energi, entropi, temperatur, observabler, fördelningar.
• beskriva och använda termodynamikens empiriska huvudsatser.
• ta fram makroskopiska observabler med hjälp av termodynamiken samt jämföra med experimentella data.
• använda Clausius-Clapeyrons ekvation vid beräkningar på fasövergångar.
• analysera kretsprocesser i allmänhet samt specifikt för värmeprocesser i värmemotorer och värmepumpar.
• beräkna värmeledning och värmestrålning i olika geometrier

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.

Undervisning

Lektionsundervisning i stora och små grupper. Laborationer i projektform.

Examination

Skriftlig tentamen (4 hp), skriftlig projektrapport med muntlig presentation i seminarium inför övriga kursdeltagare (1 hp). Muntlig examination för högre betyg.