Planering Fysik för n och BME, ht-15, lp 1 Kurslitteratur: Göran Jönsson: Fysik i vätskor och gaser, Teach Support 2010 (eller senare). Obs! Säljs vid första föreläsningen. markerar mycket viktigt avsnitt, * markerar överkurs. Fem övningstillfällen är rödmarkerade. Dessa är obligatoriska och vid dem kommer små testuppgifter i Termodynamik att delas ut och lösas. Du måste vara närvarande på minst 4 av dessa 5 övningar. 1. TEMPERATUR 31/8 Varmt och kallt 12 Temperaturskalor 13 Termodynamisk jämvikt 16 Vad är temperatur? 17 Värmeutvidgning 19 Längdutvidgning 19 Volymutvidgning 21 Volymutvidgning av vatten 23 Temperaturmätare 25 2. VÄRME Vad är värme? 31 1/9 Värme och inre energi 32 Värmekapacitet 33 Fasövergångar 35 Smältvärme och ångbildningsvärme 36 Avdunstning 39 Effekt 40 3. TRYCK Lufttryck 48 Tryckenheter 49 Pascals lag 51 Vätsketryck 52 Hydrostatiska paradoxen 54 Tryck i alla riktningar 55 Arkimedes princip 57 Koncentrationsbestämning 61 Ballonger 62 Kommunicerande kärl 63 Låga tryck 65
4. IDEALA GASLAGEN En vakuumshow 74 2/9 Ideala gaslagen 74 Gasdensitet och partikeldensitet 79 Höjdmätning med barometer 81 Partialtryck 83 Relativ luftfuktighet 85 Hygrometrar 88 5. REALA GASER OCH VÄTSKOR Ideala och reala gaser 99 7/9 Van der Waals' ekvation 100 Kritisk temperatur 104 Molekylkrafter och potentiell energi 108 Ångtryckskurvor 112 Smältpunktens tryckberoende 115 Trippelpunkt 117 8/9 pvt ytor 118 *6. YTENERGI *7. STRÖMMANDE GASER OCH VÄTSKOR 8. TERMODYNAMIKENS FÖRSTA HUVUDSATS Makroskopiskt mikroskopiskt 175 9/9 Tryckhärledning 175 Temperaturhärledning 179 Frihetsgrader 179 Inre energi i en gas 180 Termodynamikens första huvudsats 181 Fyra tillståndsändringar 183 9. MOLAR VÄRMEKAPACITET Specifik eller molar värmekapacitet 193 14/9 Isokor värmekapacitet 193 Isobar värmekapacitet 195 Tvåatomiga gaser 196 Mysteriet med de saknade frihetsgrader na 199 Kvoten mellan C p och C V 201 Adiabatisk tillståndsändring 202 * Värmekapacitet i vätskor och fasta ämnen 205 * Dulong Petits lag 206
10. KRETSPROCESSER Energikällor 211 16/9 Arbete och värmemaskiner 212 Vår energibalans 213 Reversibel process 216 Irreversibel process 216 Termodynamikens andra huvudsats 217 Kretsprocess 219 Nettoarbete 220 Verkningsgrad 222 11. VÄRMEMASKINER, KYLSKÅP OCH VÄRMEPUMPAR Carnotprocessen 229 21/9 Kraftverk 232 Stirlingprocessen 235 Kylmaskin 240 Kylskåp och luftkonditionering 243 Värmepump 245 23/9 Entropi 247 Entropin ökar och energin blir otillgänglig 249 Universums värmedöd 251 Entropi och tid 252 Exergi och energikvalitet 254 12. STATISTISK MEKANIK Medelvärden 264 Gaussfördelning 265 Maxwell Boltzmannfördelning 268 * Medelfart i en och tre dimensioner 271 * Translationsenergins medelvärde 273 * Stöttal 273 * Medelfriväg 275 13. VÄRMEÖVERFÖRING Värmetransport 281 28/9 Värmebalans i kroppen 283 Tekniska tillämpningar 284 Ledning 284 Konvektion 288 Värmeövergång 289 Strålning 292
Samtidig värmeöverföring 297 Meteorologi 297 Klimat 299 Växthuseffekt 301 Våglära och optik Kurslitteratur: Göran Jönsson: Våglära och optik, Teach Support 2011. markerar viktigt avsnitt, * markerar överkurs. 1. PERIODISK SVÄNGNING Periodisk svängningsrörelse 12 Pendelrörelse 13 Svängningens energi 17 Dämpad svängning 20 2. TVUNGEN SVÄNGNING OCH RESONANS Egenfrekvens och resonans 32 30/9 * Odämpad tvungen svängning 32 * Dämpad tvungen svängning 36 * Vibrationspåverkan på kroppen 38 3. VÅGRÖRELSE Transversella och longitudinella vågor 42 Sfäriska och plana vågor 44 Ekvationen för en plan våg 46 Allmänna vågekvationen 48 5/10 * Vågfart i en sträng 49 Olika mekaniska vågtyper 51 4. INTERFERENS Superpositionsprincipen 59 Interferens mellan två vågor 60 Stående vågor 65 Svävning 69 7/10 * Fashastighet och grupphastighet 71 5. DOPPLEREFFEKT Hastighetsbestämning 81 Dopplereffekt hos ljud 82 Samma relativa hastighet 84 Dopplereffekt när det blåser 85 Dopplerskift hos ljus 86 Överljudsfart 87
Överljusfart 89 6. LJUDTRYCK, FART OCH INTENSITET * Amplitudbeteckningar 97 12/10 * Härledning av ljudtryck 97 * Härledning av ljudets fart 100 * Ljudets fart i en gas 101 * Fartens temperaturberoende 102 Ljudintensitet 104 *7. HÖRSEL OCH RÖST *8. REFLEKTION AV LJUD *9. MUSIKINSTRUMENT OCH LJUDÅTERGIVNING *10. FREKVENSANALYS 11. ELEKTROMAGNETISKA VÅGOR Det elektromagnetiska spektrumet 177 15/10 Ljusets fart 179 Maxwells ekvationer 181 Generering av radiovågor 181 Detektering av radiovågor 183 Elektromagnetiska vågor 185 Brytningsindex 189 Optisk väg 190 Dispersion 190 12. REFLEKTION OCH BRYTNING Partikel eller våg 196 Huygens princip 196 Geometrisk optik 198 Skugga 199 Brytningslagen 201 Räkneövningsplanering lp 1 Första övningen: 31/8-1/9 Förkunskaper: Kapitel 1 2 Räkneuppgifter: 1.2, 1.4, 1.6, 2.2, 2.6, 2.7 Diskussionsuppgifter: 1.9, 1.10, 1.14, 1.17, 2.13, 2.14, 2.22, 2.23 Meningen med diskussionsuppgifterna är att du ska lära dig att prata fysik, dvs. förklara problem utan att göra några detaljerade beräkningar. Många av frågorna ställs och besvaras under föreläsningarna, men det finns också svar i facit.
Andra övningen: 4/9 Förkunskaper: Kapitel 2 3 Räkneuppgifter: 2.4, 2.6, 2.7, 2.10, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.9 Diskussionsuppgifter: 2.19, 3.13, 3.15, 3.17, 3.20, 3.24, 3.29 Tredje övningen: 7-8/9 Obs! Obligatorisk närvaro! Förkunskaper: Kapitel 4 5 Räkneuppgifter: 4.2, 4.5, 4.6, 4.14, 4.21, 5.1, 5.2, 5.6, 5.8 Diskussionsuppgifter: 4.29, 4.30, 4.34, 4.37, 5.16, 5.17, 5.25 Fjärde övningen: 11/9 Obs! Obligatorisk närvaro! Förkunskaper: Kapitel 8 Räkneuppgifter: 8.1, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.9 Diskussionsuppgifter: 8.10, 8.11, 8.14, 8.18, 8.19 Femte övningen: 18/9 Obs! Obligatorisk närvaro! Förkunskaper: Kapitel 9 10 Räkneuppgifter: 9.1, 9.4, 9.6, 9.7, 9.8, 10.1, 10.2, 10.5 Diskussionsuppgifter: 9.12, 9.14, 9.15, 9.16, 10.8, 10.9, 10.10 Sjätte övningen: 25/9 Förkunskaper: Kapitel 11 Räkneuppgifter: 11.1, 11.2, 11.5, 11.7, 11.9, 11.12, 11.14 Diskussionsuppgifter: 11.18, 11.19, 11.20, 11.21 Sjunde övningen: 2/10 Obs! Obligatorisk närvaro! Förkunskaper: Kapitel 13 + Kapitel 1 (Våglära och optik) Räkneuppgifter: 13.1, 13.2, 13.4, 13.8, 1.1, 1.5, 1.6, 1.8, 1.16, 1.21 Diskussionsuppgifter: 13.12, 13.18, 13.20, 13.26, 1.24, 1.25, 1.26 Åttonde övningen: 9/10 Obs! Obligatorisk närvaro! Förkunskaper: Kapitel 3 4 Räkneuppgifter: 3.3, 3.4, 3.5, 4.2, 4.4, 4.5, 4.8, 4.9 Diskussionsuppgifter: 3.11, 3.14, 3.17, 4.14, 4.15, 4.19, 4.21 Nionde övningen 16/10 Förkunskaper: Kapitel 5 och 7 Räkneuppgifter: 5.3, 5.8, 5.17, 5.6, 5.7, 5.11, 7.1, 7.2, 7.5 Diskussionsuppgifter: 5.20, 5.21, 5.25, 7.14, 7.16 Tionde övningen 21/10 Förkunskaper: Kapitel 11 12 Räkneuppgifter: 11.4, 11.5, 11.7, 11.10, 11.11, 12.2, 12.5, 12.7, 12.10, 12.11 Diskussionsuppgifter: 11.13, 11.15, 12.19, 12.20, 12.23