EKSAMENSOPPGAVE. Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk. 14 med forbehold om riktig telling

Like dokumenter
EKSAMENSOPPGAVE. FYS-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk Dato:

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: NEI Hvis JA: ca. kl.

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: Onsdag 02. desember 2015 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Åsgårdvegen 9

Eksamen i: Fys-2001 Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: Tirsdag 26. februar 2013 Tid: Kl 09:00 13:00

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl.10:00 og 12:00

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGÅVE. Kalkulator, Rottmanns tabellar og 2 A4 ark med eigne notater (4 sider).

Oppgave 1 V 1 V 4 V 2 V 3

EKSAMENSOPPGÅVE. Kalkulator, 2 ark (4 sider) med eigne notater og Rottmanns tabeller. Ragnar Soleng

EKSAMENSOPPGAVE. Alle skrevne og trykte. Godkjent kalkulator.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i:kje-1005 Termodynamikk og kinetikk Dato: Torsdag 05. juni 2014 Tid: Kl 09:00 14:00 Sted: Teorifagbygget, hus 1, plan 2

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMENSOPPGAVE. MNF-6002 Videreutdanning i naturfag for lærere, Naturfag trinn 2. Kalkulator Rom Stoff Tid: Fysikktabeller (utskrift)

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl august 2018 Nynorsk

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

EKSAMENSOPPGAVE. KRAFT I og II Hall del 2 Kraft sportssenter Ingen

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

EKSAMENSOPPGAVE. Adm. bygget B154. Enkel lommeregner. Rute. Dr. Maarten Beerepoot

Universitetet i Oslo Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMENSOPPGAVE. Godkjent kalkulator; Rottmanns tabeller; To A4 ark egne notater (håndskrevne, trykte, eller blandede).

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 15. desember 2016 Bokmål

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl. 10:00 og kl. 12:30

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGÅVE. Mat-1005, Diskret matematikk. Godkjent kalkulator, Rottmanns tabellar og 2 A4 ark med eigne notater (4 sider).

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator Rom Stoff Tid: Fysikktabeller (Bok/utskrift fra bok)

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

EKSAMENSOPPGAVE. - Ett A4 ark med selvskrevne notater (begge sider) - Kalkulator. - Molekylbyggesett. Rute

EKSAMENSOPPGAVE Njål Gulbrandsen / Ole Meyer /

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

Løsningsforslag til øving 10

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, rom B154 2 ark med egne notater (4 sider) Godkjent kalkulator Rottman. Matematisk formelsamling

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

EKSAMENSOPPGAVE. «Tabeller og formler i statistikk» av Kvaløy og Tjelmeland. To A4-ark/ 4 sider med egne notater. Godkjent kalkulator.

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Tirsdag 9. desember 2008 Tid: kl. 09:00-13:00

EKSAMENSOPPGAVE / EKSAMENSOPPGÅVE

1 d 3 p. dpp 2 e β Z = Z N 1 = U = N 6 1 kt = 3NkT.

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 8. august 2009 Tid:

EKSAMENSOPPGAVE. 4 (1+3) Det er 12 deloppgaver (1abc, 2abcd, 3abc, 4ab) Andrei Prasolov

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

Løsningsforslag til eksamen i TFY4230 STATISTISK FYSIKK Tirsdag 9. aug 2011

EKSAMENSOPPGAVE. FYS 2000, Kvantemekanikk Dato: 7. Juni 2017 Klokkeslett: 9:00-13:00 Sted: Tillatte hjelpemidler: rute.

EKSAMENSOPPGAVE. Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider. Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA / NEI Hvis JA: ca. kl. 10:30

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Retningen til Spontane Prosesser. Prosessers Retning

Løsningsforslag til eksamen i TFY4230 STATISTISK FYSIKK Mandag 12. august, 2013

EKSAMEN I FY1005 og TFY4165 TERMISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl mandag 7. august 2017 Bokmål

TFY4115 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

EKSAMENSOPPGAVE. INF-1100 Innføring i programmering og datamaskiners virkemåte. Teorifagb, hus 3, og og Adm.bygget, Aud.max og B.

EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

Eksamen TFY 4210 Kvanteteorien for mangepartikkelsystem, våren 2012

Retningen til Spontane Prosesser

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA / NEI Hvis JA: ca. kl. 10

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Mandag 17. desember 2012 Tid: kl. 09:00-13:00

Eksamen i fag RELATIVISTISK KVANTEMEKANIKK Fredag 26. mai 2000 Tid: 09:00 14:00

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: NEI

EKSAMENSOPPGAVE. Ingen. Robert Pettersen. Eksamen i: INF Innf. i progr. og datam. virkem. Dato: Tirsdag 5. desember 2017

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Onsdag 22. mai 2013 Tid:

EKSAMENSOPPGAVE. GEO-2010 Marine geofag

EKSAMENSOPPGAVE. Karl Rottmann: Matematisk formelsamling Kalkulator med tomt dataminne

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

EKSAMENSOPPGAVE. KJE-1001 Introduksjon til kjemi og kjemisk biologi

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

EKSAMENSOPPGAVE. INF-1101 Datastrukturer og algoritmer. Adm.bygget, rom K1.04 og B154 Ingen

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

De viktigste formlene i KJ1042

Side 1 av 10 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET (NTNU) - TRONDHEIM INSTITUTT FOR ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, rom K1.04 og B154 Ingen. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA / NEI Hvis JA: ca. kl.

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM M V + I 0!

Eksamen FY1005/TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 6. juni 2013

Regneøving 9. (Veiledning: Fredag 18. mars kl og mandag 21. mars kl )

EKSAMENSOPPGAVE STA «Tabeller og formler i statistikk» av Kvaløy og Tjelmeland. To A4-ark/ 4 sider med egne notater. Godkjent kalkulator. Rute.

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2017 Tid:

Side 1 av 4/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK mai 2018 Tid:

Eksamen i: FYS145 - Kvantefysikk og relativitetsteori Eksamensdag: Mandag 10. mai 2004, kl (3 timer)

Transkript:

Fakultet for naturvitenskap og teknologi EKSAMESOPPGAVE Eksamen i: Fys- Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: 5. desember 7 Klokkeslett: 9.-3. Sted: Åsgårdvegen 9 Tillatte hjelpemidler: Type innføringsark (rute/linje): Antall sider inkl. forside: Kontaktperson under eksamen: Telefon/mobil: Tabeller og formler i fysikk for FY og 3FY - K. Rottmann: Matematisk Formelsamling, - O. Øgrim: Størrelser, enheter og symboler i fysikken, - S. Barnett and T.M. Cronin: Mathematical Formulae, - C. ordling and J. Österman: Physics Handbook for Science and Engineering, - Formelark vedlagt eksamensoppgave - Enkel håndholdt kalkulator uten tilgang til eksternt nettverk. Ingen preferanser 4 med forbehold om riktig telling Åshild Fredriksen 7764533 Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl.. B! Det er ikke tillatt å levere inn kladdepapir som del av eksamensbesvarelsen. Hvis det likevel leveres inn, vil kladdepapiret bli holdt tilbake og ikke bli sendt til sensur. Postboks 65 Langnes, -937 Tromsø / 77 64 4 / postmottak@uit.no / uit.no

Oppgave. Vi betrakter en reversert Stirling-prosess, karakterisert ved PV-diagrammet i figur. Vi har at T = T, og T3 = T4, der T < T3 Figur. a) Hvilke delprosesser inngår i denne syklusen? Finn utvekslet varme Q, endring i indre energi U og utført arbeid W i alle fire delprosessene. I en ideell Stirling-motor vil regeneratoren sørge for at Q3 blir lagret og ført tilbake til syklusen igjen ved Q4. Vi vil derfor se bort fra disse to størrelsene i neste del av oppgaven, og setter Qh = Q34 og Qc = Q pr syklus. En reversert Stirling-motor kan brukes som en varmepumpe som varmer opp en bygning til innetemperatur Th ved å pumpe varme inn i et hus fra en kald omgivelse med temperatur Tc på utsiden. Den fungerer altså på samme måte som et kjøleskap, men den varmer opp varmereservoaret i stedet for å kjøle ned kuldereservoaret. b) Vis at Q3 = - Q4. Tegn opp et energiflyt-diagram for varmemotoren (et diagram som viser varme- og energiflyt mellom reservoarene). Skriv opp relasjonen mellom Qh, Qc og W ved hjelp av termodynamikkens første lov. Forklar hvorfor coefficient of performance (COP) for en varmepumpe bør defineres som Qh /W. c) Vis at effektiviteten COP kan skrives som T h COP = T h T c () Diskuter COP som funksjon av utetemperatur ved jevn innetemperatur. d) Anta at vi ønsker å varme opp 4 mol luft (ideell gass) ved hjelp av en ideell reversert Stirling-motor ved utetemperatur Tc = 56 K til en innetemperatur Th = 96 K. Hva er elektrisk arbeid som må tilføres? Side av 4

Oppgave. I denne oppgaven ser vi først på uttrykk for noen termodynamiske variabler som kan utledes via den termodynamiske identiteten, for et system med fast antall partikler. a) Vis med utgangspunkt i differensialet til Helmholtz fri energi F og den termodynamiske identitet at F S = T V () og at U = T ( ) F T T (3) (Hint: Husk produktregel.) Symbolene har sin vanlige betydning. Vi betrakter en toatomig gass. Vibrasjonsenergien for et toatomig gassmolekyl er gitt ved ε = ( + / ), =,,... n hf n n der h er Plancks konstant og f er en frekvens. b) Vis at Z vib β hf / e = β hf (4) e der β = /. (Hint: nx e = x ) e n= c) Finn Helmholz frie energi F for ett mol av gassen, og vis at den indre energien U er gitt ved hf U = hf + e β A A hf (5) d) Finn spesifikk varme Cv, og diskuter grenseverdiene for Cv i grensen for ) Høy temperatur >> hf ) Lav temperatur << hf Side 3 av 4

Oppgave 3. I denne oppgaven skal vi studere Fermi-gasser. a) Tegn et diagram for Fermi-Dirac-fordelingen, for T. Hva er verdien for nfd når energien ε = µ? Marker µ i grafen. Tegn et nytt diagram for samme fordeling for T =. Marker Fermi-energien i dette diagrammet, og forklar med egne ord hva den betyr. Vi antar nå en degenerert elektrongass der omtrent alle elektronene er relativistiske slik at energien er gitt ved ε = pc, der p er lengden av en momentum-vektor. Vi antar videre at tillatte bølgelengder i en boks med lengde L i x-retningen er de samme som for ikkerelativistiske partikler, λ = L/n, der n er et positivt heltall. b) i) Skriv opp et uttrykk for momentum px i x-retningen, og vis at energien kan skrives som hcn ε =. L ii) Gjør rede for at det totale antall partikler i en n-sfære med maksimal radius π 3 nmax, kan skrives som = nmax. 3 iii) Finn Fermi-energien εf. c) Finn et uttrykk for den totale energien til dette systemet uttrykt ved og µ. Side 4 av 4

Fakultet for naturvitenskap og teknologi EKSAMESOPPGÅVE Eksamen i: Fys- Statistisk fysikk og termodynamikk Dato: 5. desember 7 Klokkeslett: 9.-3. Stad: Åsgårdvegen 9 Lovlege hjelpemiddel: Type innføringsark (rute/linje): Antall sider inkl. forside: Kontaktperson under eksamen: Telefon/mobil: Tabeller og formlar i fysikk for FY og 3FY - K. Rottmann: Matematisk Formelsamling, - O. Øgrim: Størrelser, enheter og symboler i fysikken, - S. Barnett and T.M. Cronin: Mathematical Formulae, - C. ordling and J. Österman: Physics Handbook for Science and Engineering, - Formelark vedlagt eksamensoppgave Enkel handheld kalkulator utan tilgang til eksternt nettverk. Ingen preferansar 4? Åshild Fredriksen 7764533 Skal det gåast trøysterunde i eksamenslokalet? Svar: JA / ei Hvis JA: ca. kl. B! Det er ikkje lov å levere inn kladd saman med svaret. Om det likevel leverast inn, vil kladden bli heldt tilbake og ikkje sendt til Postboks 65 Langnes, -937 Tromsø / 77 64 4 / postmottak@uit.no / uit.no

Oppgåve. Vi ser på ein reversert Stirling-prosess, karakterisert ved PV-diagrammet i figur. Vi har at T = T, og T3 = T4, der T < T3 Figur. a) Kva for delprosesser inngår i denne syklusen? Finn utveksla varme Q, endring i indre energi U og utført arbeid W i alle fire delprosessene. I ein ideell Stirling-motor vil regeneratoren sørgja for at Q3 vert lagra og ført tilbake til syklusen igjen ved Q4. Vi vil difor sjå bort frå desse to storleikane i neste del av oppgåva, og set Qh = Q34 og Qc = Q pr syklus. Ein reversert Stirling-motor kan brukast som ein varmepumpe som varmar opp ein bygning til innetemperatur Th ved å pumpa varme inn i eit hus frå ein kald omgivnad med temperatur Tc på utsiden. Han fungerer altså på same måte som eit kjøleskap, men han varmar opp varmereservoaret i staden for å kjøla ned kuldereservoaret. Vis at Q3 = - Q4. Teikn opp ein energiflyt-diagram for varmemotoren (eit diagram som viser varme- og energiflyt mellom reservoara). Skriv opp relasjonen mellom Qh, Qc og W ved hjelp av den første loven til termodynamikken. Forklar kvifor coefficient of performance (COP) for ein varmepumpe bør definerast som Qh /W. b) Vis at effektiviteten COP kan skrivast som T h COP = T h T c () Diskuter COP som funksjon av utetemperatur ved jamn innetemperatur. c) Anta at vi ynskjer å varma opp 4 mol luft (ideell gass) ved hjelp av ein ideell reversert Stirling-motor ved utetemperatur Tc = 56 K til en innetemperatur Th = 96 K. Kva er elektrisk arbeid som må tilførast? Side 6 av 4

Oppgåve. I denne oppgåva ser vi først på uttrykk for nokre termodynamiske variablar som kan utledes via den termodynamiske identiteten, for eit system med fast mengd partiklar. a) Vis med utgangspunkt i differensialet til Helmholtz fri energi F og den termodynamiske identitet at F S = T V () og at U = T ( ) F T T (3) (Hitt: Hugs produktregel.) Symbola har den vanlege tydinga si. Vi ser på ein toatomig gass. Vibrasjonsenergien for eit toatomig gassmolekyl er gjeven ved ε = ( + / ), =,,... n hf n n der h er Plancks konstant og f er ein frekvens. a) Vis at Z vib β hf / e = β hf (4) e der β = /. (Hitt: nx e = x ) e n= b) Finn Helmholz frie energi F for eitt mol av gassen, og vis at den indre energien U er gjeven ved U hf A A = hf + e β hf (5) d) Finn spesifikk varme C v, og diskuter grenseverdiane for C v i grensa for ) Høg temperatur >> hf ) Låg temperatur << hf Side 7 av 4

Oppgåve 3. I denne oppgåva skal vi studera Fermi-gassar. a) Teikn eit diagram for Fermi-Dirac-fordelingen, for T. Kva er verdien for nfd når energien ε = µ? Marker µ i grafen. Teikn eit nytt diagram for same fordeling for T =. Marker Fermi-energien i dette diagrammet, og forklar med eigne ord kva han tyder. Vi antek no ein degenerert elektrongass der omtrent alle elektrona er relativistiske slik at energien er gjeven ved ε = pc, der p er lengden av en momentum-vektor. lengda av ein momentum-vektor. Vi antek vidare at tillatne bølgjelengder i ein boks med lengd L i x- retninga er dei same som for ikkje-relativistiske partiklar, λ = L/n, der n er eit positivt heiltal. i) Skriv opp eit uttrykk for momentum px i x-retningen, og vis at energien kan skrivast som hcn ε =. L ii) Gøyr reie for at det totale mengd partiklar i ein n-sfære med maksimal radius π 3 nmax, kan skrivast som = nmax. 3 iii) Finn Fermi-energien εf. b) Finn eit uttrykk for den totale energien til dette systemet uttrykt ved og µ. Side 8 av 4

yttige formler for Fys- Ideell gass: PV = ; PV = nrt () U f () thermal Endring i indre energi: U QW (3) W = -P V (4) For adiabatisk prosess: Vf W P( V ) dv (5) Vi f / VT konstant (6) V P konstant, der = f f (7) Q Varmekapasitet: C c C T m - ved konstant volum U C V T V - ved konstant trykk U V C P P T T P P (8) (9) () -for ideell gass C C k () P V Antall måter å velge n ut fra totalt objekter:! (, ) n n! n! n () Multiplisitet for Einstein-krystall med oscillatorer og q energienheter:! (, ) q q q q q!! For et system med to tilstander, f.eks. and i paramagnet:! ( )!! (3) (4) Multiplisitet for ideell gass: V h dvs 3 / 3 mu 3! 3 /! (,, ) ( ) (5) 3 / U V f V U (6) Total multiplisitet for to systemer : Ωtot = ΩA ΩB (7) Side 9 av 4

Stirlings tilnærmelse:! e eller ln! ln (8) Entropi: Entropi for ideell gass: S k ln (9) 3/ 4 5 ln V mu S k 3 h () Q C dt Entropi-endring ved konstant volum: ds V T T Blandingsentropi for to ulike gasser: S S S k ln () total A B () Ved termisk likevekt mellom to systemer: S A U A S U B B (3) Termodynamisk identitet: Definisjon av temperatur: du TdS PdV i d i (4) i S T U V, (5) Definisjon av trykk: Definisjon av kjemisk potensial: S P T V U, S T UV, (6) (7) Virkningsgrad varmemotor: nytte W e = kost Q h Tc e (8) T h Coefficient of performance for kjøleskap: nytte Q COP c kost W (9) T COP T T (3) c h c Entalpi: H U + PV (3) Helmholz frie energi: F U TS (3) Gibbs frie energi: G U TS+ PV (33) Side av 4

T konstant: F UTS QWTS, F W, (34) GUTSPV QWTSPV, GWother, W PV W other (35) GHT S (36) Termodynamiske identiteter: dh TdS VdP d (37) df SdT PdV d (38) dg SdT VdP d (39) For flere partikkelslag i: dg SdT VdP idi (4) i Gibbs frie energi for flere partikkelslag: G i i (4) i dp L Clausius-Clapeyron-relasjonen:, V Vg Vl; dt TV L latent varme. (4) Van der Waals ligning: a P V b V (43) E( s)/ Boltzmann factor (BF) = e, Es () energi for mikrotilstanden s. E( s)/ Sannsynlighet for å finne en partikkel i tilstand s: Ps () e (44) Z Partisjonsfunksjonen: s E( s)/ Z e (45) E( s) Z E Ese ( ) ln Z, Z s Z Midlere energi, én partikkel: Generell variabel: (46) X( s) X X() se (47) Z Midlere energi, partikler: U E (48) s Rotasjonsenergi, di-atomært molekyl: E(j)=j(j+)ε, j=,,, ; ε en konstant invers proporsjonal med molekylets treghetsmoment. rot j( j) /, antall degenererte tilstander for nivå. (49) Z j e j j j Maxwells hastighetsfordeling: 3/ m Dv () 4 Side av 4 mv / ve (5)

Midlere hastigheter: 3 8 v rms ; v ; vmax m m m (5) Helmholz frie energi def. ved partisjonsfunksjonen: F U TS ln Z (5) Partisjonsfunksjon for sammensatt system: Partikler som ikke vekselvirker og kan skjelnes fra hverandre: tot 3 Partikler som ikke vekselvirker og ikke kan skjelnes fra hverandre: Ztotal Z! Partisjonsfunksjon for ideell gass: Z ZZZ Z (53) Én partikkel: Z ZtrZint (55) 3D: p p x y pz Etr / V Etr ; Ztr e m m m s vq (56) Kvantevolumet: 3 3 h vq = lq = π m (57) (54) VZ Z n! v Q int (58) Gibbs faktor: Sannsynlighet for bestemt mikrotilstand Den store partisjonsfunksjonen, Gibbs sum: Gibbs sum for to partikler: ( int ) ln Z = lnv + ln Z ln ln v Q + (59) e ( E( s) ( s))/ () s e s ( E( s) ( s))/ E( s) ( s) / (6) (6) e (6) ( ) ( ) ( ) E s AA s BB s / e (63) Fotoners momentum: p = h/ λ (64) s Midlere fyllingsgrader: Fermi-Dirac-fordelingen n FD = ( )/ e ε µ + (65) Side av 4

Bose-Einstein-fordelingen = n BE ( )/ e ε µ (66) Boltzmanns fyllings-fordeling ( )/ Bm (67) n e Fermi-energi og kjemisk potensial: µ (T=) = εf (68) Fermi-energi, 3D: F h 3 8m V /3 (69) Midlere energi for elektroner i degenerert Fermi-gass: Ū = 3/5 ε F (7) Trykk i degenerert Fermi-gass: U P (7) D 3 V Tilstandstettheter (antall enkelt-partikkeltilstander pr. energienhet): Plancks fordeling: m 3/ 8 3 g() V 3 3/ (7) h F n Pl h f / e (73) Plancks spektrum: 8 u() 3 hc e 3 / (74) Plancks strålingslov: 4 Effekt pr. arealenhet = T (75) 5 4 k 8 W Stefan-Boltzmanns konstant: 5. 67 3 4 (76) 5hc mk Integraler: x e dx (77) nxmax ny max nzmax nmax π/ π/ dnxdnydnz = n dn sin θdθ dϕ, nmax = nxmax + nymax + nzmax (78) Side 3 av 4

Rekkeutviklinger: x e + x, når x<< (78) xx x, x (79) x 3 Diverse tilnærminger: ln( + x) x, x<< (8) Konstanter: me = 9.938356e -3 kg e =.6766-9 Coulomb R = 8.3 J/(mol K) A = 6. 3 k = R/A =,38 655 3 J/K Side 4 av 4