Kursplan för
Termodynamik
Thermodynamics
KFK080, 7,5 högskolepoäng, G1 (Grundnivå)
Gäller för: Läsåret 2013/14
Beslutad av: Utbildningsnämnd C
Beslutsdatum: 2013-04-15
Allmänna uppgifter
Huvudområde: Teknik.
Obligatorisk för: K2
Valfri för: Pi4
Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska
Syfte
Att ge studenterna en insikt i klassisk termodynamik. Att
förmedla en förståelse för de termodynamiska begreppen och
teorierna och att öva upp förmågan att lösa problem utifrån
denna insikt.
Mål
Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten
- kunna formulera och förklara termodynamikens första och andra
huvudsatser och kunna utföra beräkningar av energi och entropi
vid tillståndsförändringar.
- visa grundläggande förståelse för kvantmekanik och hur den
beskriver molekylers translation, rotation, vibration och
interaktion mellan elektromagnetisk strålning och materia.
- kunna definiera och förklara begreppen fri energi och kemisk
potential och med hjälp av dessa kunna bestämma
jämviktstillstånd.
- behärska termodynamiken för blandningar och kunna göra
förutsägelser om kolligativa egenskaper, så som osmotiskt tryck,
kokpunktshöjning och smältpunktssänkning utifrån kunskap om
systemets sammansättning.
- kunna formulera och förklara den termodynamiska grunden för
jämviktsekvationer i kemiska system.
Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten
- behärska beräkningar av tryck, volym och temperatur i
gaser.
- visa förmåga att både praktiskt och teoretiskt kunna
beräkna egenskaper hos fasjämvikter i en- och
tvåkomponentsystem, så som tryck- och temperaturberoende av
ångtryck och kokpunkt.
- visa förmåga att både praktiskt och teoretiskt kunna utföra
beräkningar av samband mellan jämviktskonstant, koncentration,
tryck och temperatur i kemiska jämvikter.
- med hjälp av miniräknare kunna utföra numeriska operationer
så som derivering, integrering, lösning av ekvationer med
implicita variabler samt minstakvadratanpassning av data till
polynom.
- beskriva och göra beräkningar i fasdiagram för två
komponenter.
- kunna skriva enkla, men fullständiga,
laborationsredogörelser.
- ha förmåga att värdera giltigheten i de modeller för
grundläggande termodynamiska system som presenterats i kursen, så
som ideala gaser och ideala lösningar.
Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten
- kunna diskutera vardagsfenomen, så som värmeflöden,
gasexpansion och underkylning, utifrån enkla men sunda
termodynamiska resonemang.
- kunna värdera information i omvärlden (t.ex. från media)
utifrån termodynamiska resonemang.
Kursinnehåll
- Termodynamiska grundbegrepp som arbete och värme, entropi,
entalpi, fri energi och kemisk potential.
- Grundläggande kvantmekanik, inneffattande dess postulat samt
energinivåer för translation, rotation, vibration och elektroner,
med syfte att ge bakgrund till termodynamik och spektroskopi.
- Beräkningar på reversibla, irreversibla och adiabatiska
processer.
- Kvantitativ behandling av fasjämvikter i
enkomponentsystem.
- Kvantitativa beräkningar av samband mellan tryck, temperatur
och sammansättning i icke-ideala tvåkomponentsystem med en eller
flera faser. Detta innefattar bl.a. begrepp som partiell molär
storhet och aktivitet och beräkningar av kolligativa
egenskaper.
- Termodynamisk behandling av kemisk jämvikt.
- Kursen behandlar även grunden för stabilitet hos
polymerer.
Kursens examination
Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Examination sker genom en skriftlig tentamen. För slutbetyg krävs också att kursens fyra obligatoriska laborationer är godkända.
Delmoment
Kod: 0113. Benämning: Termodynamik.
Antal högskolepoäng: 7,5. Betygsskala: TH.
Kod: 0213. Benämning: Laborationer.
Antal högskolepoäng: 0. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Laborationerna redovisas skriftligt eller muntligt. För godkänt skall de skriftliga rapporterna vara enkla men korrekta med sedvanlig struktur och innehåll samt innehålla en relevant diskussion av resultaten. Delmomentet omfattar: Kursen innehåller fyra laborationer som illustrerar viktiga termodynamiska begrepp.
Antagningsuppgifter
Förutsatta förkunskaper: FMA420 Linjär algebra, FMAA01 Endimensionell analys, KOO101 Grundläggande kemi.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: KFKA05, KFKF01
Kurslitteratur
- Dill, K and Bromberg, S: Statistical thermodynamics in Chemistry, Physics, Biology and Nanoscience. 2nd edition. Garland Science, 2010, ISBN: 9780815344308.
- Kompletterande kompendium, producerat vid avdelningen för Biofysikalisk kemi.
Kontaktinfo och övrigt
Kursansvarig: Kristofer Modig, kristofer.modig@bpc.lu.se
Hemsida: http://www.cmps.lu.se/bpc/teaching/