Kursplan för Statistisk termodynamik - teori och simuleringsmetoder

Statistical Thermodynamics: Theory and Simulation Methods

Kursplan

  • 15 högskolepoäng
  • Kurskod: 1KB363
  • Utbildningsnivå: Avancerad nivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Kemi A1F, Fysik A1F

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå

    • G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    • G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    • G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    • GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

    Avancerad nivå

    • A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    • A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    • A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    • AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2021-03-04
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: HT 2021
  • Behörighet: 120 hp med 90 hp kemi eller fysik inklusive Termodynamiska principer och Kemisk bindning med beräkningskemi. Flervariabelanalys rekommenderas. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)
  • Ansvarig institution: Institutionen för kemi - Ångström

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • diskutera den fysikaliska tolkningen och motivera användningen av olika ensembler och tillståndssummor samt beräkna termodynamiska egenskaper hos modellsystem med användning av Boltzmann-, Fermi-Dirac- och Bose-Einsteinstatistik
  • motivera och tolka växelverkningspotentialer samt beräkna termodynamiska egenskaper ur motsvarande konfigurationsintegraler för olika modellsystem
  • analysera och tillämpa teorin för fördelningsfunktioner på fluider
  • analysera frågeställningar om adsorption och fasjämvikter med hjälp av gittermodeller och utföra beräkningar med hjälp av motsvarande teorier
  • värdera och analysera användbarhet och begränsningar i både modeller och simuleringsmetoder
  • beskriva och analysera olika simuleringsmetoder och tillämpa dessa för att modellera dynamik och struktur hos molekyler, vätskor och fasta material samt wr

Innehåll

Boltzmann-, Fermi-Dirac-, och Bose-Einsteinstatistik. Ensembler. Klassisk statistisk termodynamik. Fördelningsfunktioner. Virialutvecklingar. Gittermodeller för vätskor. Bragg-Williamsapproximationen. Molekyldynamik. Monte Carlo-simuleringar - sällsynta händelser och utökade samplingsmetoder. Slumpvandring och Brownsk dynamik. Slumptalsgenerering. Lagrange- och Hamiltonfunktionen. Utökade Lagrangemetoder. Simulering i olika ensembler. Tillståndssummor och fri energi. Kraftfält för molekyler, vätskor och fasta material. Flerkropps- och polarisationsmodeller. Diffusionsbegränsad och reaktionsbegränsad aggregering.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, seminarier, projekt och laborationer.

Examination

Skriftligt prov 7 hp, laborationer 3 hp, seminarier 1 hp samt muntlig och skriftlig redovisning av projekt 4 hp. Slutbetyget motsvarar en sammanvägning av resultatet av den skriftliga tentamen, projektet och laborationerna.

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Övriga föreskrifter

Kurser kan ej tillgodoräknas tillsammans med 1KB354 Statistisk termodynamik, 1KB359 Molekylär modellering och simulering eller 1KB362 Statistisk termodynamik: teori och simuleringsmetoder

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: HT 2021

I bibliotekets söktjänst kan du se om en titel finns elektroniskt.

  • Frenkel, Daan; Smit, Berend Understanding molecular simulation : from algorithms to applications

    2. ed.: San Diego, Calif.: Academic, 2002

    Se bibliotekets söktjänst

  • Hill, Terrell L. An introduction to statistical thermodynamics

    New York: Dover Publications, 1986

    Se bibliotekets söktjänst