Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi (1.8.2018-31.7.2020) kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.
OSAAMISTAVOITTEET
Kurssin jälkeen opiskelija
Osaa selittää statistisen fysiikan peruskäsitteet, joita ovat mm. mikro- ja makrotilat, ensemblet (joukot), partitiofunktio, Boltzmannin jakauma ja ekvipartitioteoreema.
Osaa selittää tilastollisista määritelmistä lähtien lämpötilan, entropian ja termodynaamisten potentiaalien käsitteet.
Ymmärtää statistisen fysiikan perusperiaatteen, jonka mukaan systeemin termodynaamisia ominaisuuksia voidaan laskea sen partitiofunktiosta liikkeelle lähtien, ja osaa soveltaa sitä tiettyjen yksinkertaisten systeemien (esim. ideaalikaasu) tapauksessa.
Tuntee kurssilla käsiteltyjen systeemien ja ilmiöiden - ideaalikaasun, fotonien ja kvanttikaasujen - perusominaisuuksia, sekä osaa ratkaista niihin liittyviä yksinkertaisia statistisen fysiikan ongelmia.
Laajuus: 5
Aikataulu: 11.01.2021 - 24.02.2021
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Emppu Salonen
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Emppu Salonen
Kurssin yhteystiedot (koskee tätä kurssikertaa):
Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):
Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):
Opetuskieli: suomi
Suorituskielet: suomi, ruotsi
SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS
Sisältö
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Statistisen mekaniikan peruskäsitteet ja -oletukset. Kaasujen kineettisen teorian perusteet ja yksinkertaiset kuljetusilmiöt ideaalikaasuissa. Entropia ja termodynaamiset potentiaalit. Ensembleteorian perusteet: mikrokanoninen, kanoninen ja suurkanoninen ensemble. Klassisen ideaalikaasun statistinen mekaniikka. Fotonikaasu ja ideaaliset kvanttikaasut.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Opetusmuodot: luennot ja laskuharjoitukset.
Arvosteluperusteet: tentti, laskuharjoitukset ja luennoille valmistavat esitehtävät.
Työmäärä toteutustavoittain
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
36 h kontaktiopetusta ja 95 h itsenäistä työskentelyä.
PERUSTIETOJA
Oppimateriaali
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
S. J. Blundell and K. M. Blundell, Concepts in Thermal Physics (Oxford University Press 2006). Saatavilla Aallossa e-kirjana rajattomalla käyttöoikeudella.
Korvaavuudet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Tfy-0.3131 Termodynamiikka (Thermodynamics), PHYS-C0256 Thermodynamics and Statistical Physics
Esitiedot
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
PHYS-A0120 Termodynamiikka