Kursplan för
Molekylär växelverkan och dynamik
Molecular Interactions and Dynamics
KFK090, 7,5 högskolepoäng, G2 (Grundnivå, fördjupad)
Gäller för: Läsåret 2012/13
Beslutad av: Utbildningsnämnd 2
Beslutsdatum: 2012-04-04
Allmänna uppgifter
Huvudområde: Teknik.
Obligatorisk för: K2
Valfri för: N4-nbm, N4-m, Pi4, Pi4-bs, Pi4-bm
Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska
Syfte
Syftet med kursen är att ge studenterna en inblick i hur
intermolekylära interaktioner styr makroskopiska systems statiska
och dynamiska egenskaper.
Mål
Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten
- Kunna förklara den statistiska bakgrunden till Boltzmann
fördelningslag.
- Kunna beskriva och klassificera vilka olika molekylära
egenskaper som ger upphov till den intermolekylära
interaktionen.
- Kunna använda och förstå bakgrunden till några olika
termodynamiska modeller som framtagits för att beskriva följande
fenomen: Fasomvandlingar, blandningsluckor, azeotroper,
fördelningsjämvikter samt jonlösningars ickeidealitet.
- Kunna beskriva de viktigaste delarna i den kinetiska
gasteorin.
- Kunna ge en molekylär beskrivning av orsakerna till
transportfenomenet diffusion.
Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten
.
- Kunna ställa upp och utföra fördelningsberäkningar med
hjälp av Boltzmanns fördelningslag
- Från molekylära parametrar kunna beräkna den inre energin
och entropin för en ideal diatomär gas.
- Kunna beräkna hur den andra virialkoefficienten för en gas
påverkas av styrkan och avståndsberoendet i den intermolekylära
växelverkan mellan två gasmolekyler.
- Kunna beräkna den elektrostatiska interaktionen mellan två
fixt placerade laddningsfördelningar.
- Kunna beräkna hur den elektrostatiska medelinteraktionen
mellan två laddningsfördelningar påverkas av
laddningsfördelningarnas mono och dipolmoment samt avståndet
mellan laddningsfördelningarna.
- Med hjälp av Bragg-Williamsmodellen.kunna modellera olika
fenomen som uppstår vid en blandning av två vätskor.
- Kunna beräkna aktivitetsfaktorerna för olika joner i en
lösning med hjälp av Debye-Hückel ekvationen.
- Kunna beräkna hur hastighetsfördelningen på molekylerna i en
gas påverkas av parametrarna temperatur och molmassa
- Kunna beräkna hur den kvadratiska medelförflyttningen i en
diffusiv process varierar som funktion av tiden som förflyttningen
pågår.
- Kunna förstå och rätt använda de facktermer som
introduceras i de olika kursmomenten.
Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten
Kunna värdera giltigheten för de olika modeller som framtagits
i kursen.
Kursinnehåll
Kursen består av två delar: Växelverkan och struktur (ca 80%
av kursen) samt Molekylär dynamik (ca 20% av kursen).
I den första delen av kursen visas hur intermolekylär
växelverkan ger upphov till struktur på mikroskopisk och
mesoskopisk nivå samt kvalitativt kan förklara och förutsäga
materiens makroskopiska egenskaper. Detta ger en molekylär
förklaring till stora delar av den fenomenologiska termodynamiken.
Innehållsmässigt består denna kursdel av tre huvudmoment: (1)
klassisk elektrostatik och intermolekylär växelverkan, (2)
statistisk termodynamik med tillämpningar på bl.a. adsorption,
vätskor och elektrolytlösningar, samt (3) molekylära
simuleringsmetoder.
Den andra delen av kursen behandlar molekylers rörelse i gaser
(kinetisk gasteori) och vätskor (diffusion) och ger därmed den
molekylära grunden för makroskopiska transportprocesser.
Kursens examination
Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Examination sker genom en skriftlig tentamen. För slutbetyg krävs också att kursens fyra obligatoriska laborationer är godkända.
Antagningsuppgifter
Förutsatta förkunskaper: FMAA01 Endimensionell analys, FMA420 Linjär algebra, KFK080 Termodynamik.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: KFKA05, KFKF01
Kurslitteratur
- Jönsson, B: Kompendium 1 och 2 i Molekylär växelverkan och dynamik. Biofysikalisk kemi 2012.
Kontaktinfo och övrigt
Kursansvarig: Bengt Jönsson, Bengt.Jonsson@bpc.lu.se
Hemsida: http://www.cmps.lu.se/bpc/teaching/