Osoitetaan tämä nyt formaalisti esimerkkitehtävänä lähtien liikkeelle kombinatorisesta tuloksesta

Samankaltaiset tiedostot
KLASSISISTA REAALIKAASUISTA (AH 10.1)

AVARUUSGEOMETRIA. Suorat ja tasot avaruudessa

Kuljetusilmiöt ja relaksaatioaika-approksimaatio

Vesiliuoksen ph ja poh-arvot

= vakio = λ. V (x) V (0) = V (l) = 0.

267 Rengasprofiilin muoto, eli transmittanssin (11.4.2) muoto d :n funktiona, riippuu siten ensisijaisesti heijastuskertoimen r arvosta:

Ammatillisen koulutuksen kaikkien alojen yhteinen matematiikan valmiuksien kilpailu

Kaksiatominen ideaalikaasu

Suurkanoninen joukko

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 8. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 8 () Numeeriset menetelmät / 35

Harjoitus 5: Vesihuolto- ja ympäristötekniikka

4πε. on molekyylin ionisaatioenergia eli energia, joka vaaditaan elektronin siirtämiseen K:lta Cl:lle. (a) Potentiaalin attraktiivinen osa on 2

Lukujonot Z-muunnos Z-muunnoksen ominaisuuksia Z-käänteismuunnos Differenssiyhtälöt. Z-muunnos. 5. joulukuuta Z-muunnos

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 12. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 12 () Numeeriset menetelmät / 33

Magneettiset materiaalit ja magneettikentän energia

Harjoitus 7 -- Ratkaisut

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

BH60A0900 Ympäristömittaukset

Osoitetaan esimerkin avulla, että valonnopeuden invarianssi johtaa myös välimatkojen suhteellisuuteen. Puhutaan pituuden kontraktiosta.

Lukujonot Z-muunnos Z-muunnoksen ominaisuuksia Z-käänteismuunnos Differenssiyhtälöt. Z-muunnos. 1. joulukuuta Z-muunnos

2.7.4 Numeerinen esimerkki

MUISTIO No CFD/MECHA pvm 22. kesäkuuta 2011

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 6. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 6 () Numeeriset menetelmät / 33

Astrokemia Kevät 2011 Harjoitus 1, Massavaikutuksen laki, Ratkaisut

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 1: Parametrisoidut käyrät ja kaarenpituus

Ennen kuin ryhdyt päivittämään

1. ja 2. kurssi (I-osa) Perusasiat kuntoon

Erotusrajaksi on määritelty maksimin puoliarvoleveys:

E p1 = 1 e 2. e 2. E p2 = 1. Vuorovaikutusenergian kolme ensimmäistä termiä on siis

1 Komparatiivinen statiikka ja implisiittifunktiolause

1.1 Vektorit. MS-A0007 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n. 1. Vektorit ja kompleksiluvut

Maxwell-Boltzmannin jakauma

y x1 σ t 1 = c y x 1 σ t 1 = y x 2 σ t 2 y x 2 x 1 y = σ(t 2 t 1 ) x 2 x 1 y t 2 t 1

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

FyMM IIa Kertausta loppukoetta varten

Antti Rasila. Kevät Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto. Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0204 Kevät / 16

4. Käyrän lokaaleja ominaisuuksia

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

2 Osittaisderivaattojen sovelluksia

läheisyydessä. Piirrä funktio f ja nämä approksimaatiot samaan kuvaan. Näyttääkö järkeenkäyvältä?

5 Differentiaaliyhtälöryhmät

2.2.1 Ratkaiseminen arvausta sovittamalla

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1

Wiener-prosessi: Tarkastellaan seuraavanlaista stokastista prosessia

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

Oletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U

a) Sievennä lauseke 1+x , kun x 0jax 1. b) Aseta luvut 2, 5 suuruusjärjestykseen ja perustele vastauksesi. 3 3 ja

Lukuteorian kertausta ja syvennystä

Fysiikan matematiikka P

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

Fourier-menetelmät osittaisdierentiaaliyhtälöissä

Matematiikan tukikurssi

Pientalon paloturvallisuus

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

Kanta ja Kannan-vaihto

Kemian koe, KE3 Reaktiot ja energia RATKAISUT Maanantai VASTAA YHTEENSÄ VIITEEN TEHTÄVÄÄN

Kvanttifysiikan perusteet 2017

TRY TERÄSNORMIKORTTI N:o 11/2000 [korvaa Teräsnormikortin N:o 5/1997] Kävelystä aiheutuvat välipohjien värähtelyt

(d) f (x,y,z) = x2 y. (d)

Suurkanoninen joukko

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

x 4 e 2x dx Γ(r) = x r 1 e x dx (1)

f(x 1, x 2 ) = x x 1 k 1 k 2 k 1, k 2 x 2 1, 0 1 f(1, 1)h 1 = h = h 2 1, 1 12 f(1, 1)h 1 h 2

Numeeriset menetelmät

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 7. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 7 () Numeeriset menetelmät / 43

Ch7 Kvanttimekaniikan alkeita. Tässä luvussa esitellään NMR:n kannalta keskeiset kvanttimekaniikan tulokset.

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

031075P MATEMATIIKAN PERUSKURSSI II 5,0 op

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

BM20A0900, Matematiikka KoTiB3

2. Viikko. CDH: luvut (s ). Matematiikka on fysiikan kieli ja differentiaaliyhtälöt sen yleisin murre.

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

F dr = F NdS. VEKTORIANALYYSI Luento Stokesin lause

Määritelmä Olkoon T i L (V i, W i ), 1 i m. Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L (V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m )

Fourier-analyysi, I/19-20, Mallivastaukset, Laskuharjoitus 7

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 7 (opetusmoniste, kappaleet )

Talousmatematiikan perusteet: Luento 14. Rajoittamaton optimointi Hessen matriisi Ominaisarvot Ääriarvon laadun tarkastelu

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 5. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 5 () Numeeriset menetelmät / 28

Sisätuloavaruudet. 4. lokakuuta 2006

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

031075P MATEMATIIKAN PERUSKURSSI II 5,0 op

Vapaus. Määritelmä. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee:

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 1 Kevät y' P. α φ

Tehtävä 1. Näytä, että tason avoimessa yksikköpallossa

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

Analyysi 1, kevät 2010

BM20A0700, Matematiikka KoTiB2

1 Eksergia ja termodynaamiset potentiaalit

1 Rajoittamaton optimointi

Matriisilaskenta, LH4, 2004, ratkaisut 1. Hae seuraavien R 4 :n aliavaruuksien dimensiot, jotka sisältävät vain

Harjoitus 7: vastausvihjeet

1.1 Vektorit. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n.

Harjoitus 3 ( )

TILASTOLLISEN KVANTTIMEKANIIKAN PERUSTEITA (AH ) Mikrotilat (kertausta Kvanttimekaniikan kurssilta)

Joukot. Georg Cantor ( )

Harjoitus 3 ( )

Transkriptio:

Viime uennon opussa äpikäydyssä esimerkkitehtävässä näimme, että ainakin mataissa kertauvuissa :stä pisteestä koostuvia yhtenäisiä graafeia q on äheinen yhteys yeiseen graafisummaan Q N vieäpä niin, että suurkanoninen partitiofunktio voidaan kirjoittaa vaihtoehtoisissa muodoissa Z(T, V, μ) = ζn N! Q N N=0 = exp [ ζ! q ]. =1 Osoitetaan tämä nyt formaaisti esimerkkitehtävänä ähtien iikkeee kombinatorisesta tuoksesta Q N = δ (N, ν ) {ν } N! (!) ν (q ) ν. ν! Johdettu tuos on ns. tiasumman kumuanttikehitemä. Kuten oemme yä ahaisen kertauvun erikoistapauksissa nähneet, suureet q ovat kaikki verrannoisia systeemin tiavuuteen, ts. ekstensiivisiä. 1 Tästä seuraa, että suuri potentiaai suurkanonisen partitiofunktion ogaritmi on myös automaattisesti ekstensiivinen, mikä ei out ainkaan sevää sen muodosta Q N :n sarjan ogaritmina. Lisäksi termodynaamisten suureiden määrittäminen yo. kaavan avua on oennaisesti yksinkertaisempaa kuin funktioita Q N käyttäen. Rypäeintegraaien q suorasta verrannoisuudesta tiavuuteen seuraa, että voimme määriteä intensiiviset, pekästään ämpötiasta riippuvat suureet b (T) 1 1! V q = 1 1! V d3 r i (1 + f ij ) yhtenäiset graafit. Tämän avua saadaan edeeen i=1 i<j ω(t, z) = 1 V n Z(T, V, μ) = ζ b (T) =1 1 Myös tämä tuos on varsin heppo osoittaa yeisesti. Yhtenäisissä N pistettä sisätävissä graafeissa paikka-avaruuden riippumattomiksi koorditaateiksi voidaan vaita N-1 kappaetta r 12 r 1 r 2 tyyppistä vektoria, jotka vastaavat graafin viivoja (niitä on vähintään N-1 kp jos graafi yhtenäinen, ja muita viivoja vastaavat koordinaatit saadaan annettua näiden ineaarikombinaatioina). Yksi yimääräinen d 3 r termi antaa tekijän V. 1

sekä ω(t, z) ω(t, z) n = z = ζ z ζ = ζ b (T). Ratkaisemaa jäkimmäisestä yhtäöstä ζ hiukkastiheyden n potenssisarjana ja sijoittamaa ω:n ausekkeeseen saadaan tästä johdettua viriaaikehitemä =1 p = T[n + B 2 (T)n 2 + B 3 (T)n 3 + ], josta voimme suoraan ukea korjaukset ideaaikaasun tianyhtäöön p = nt. Tarkasteaan nyt ensimmäisiä ei-triviaaeja viriaaikertoimia. Suoraan rypäeintegraaien määritemästä saamme b 1 (T) 1 V q 1 = 1 V d3 r 1 = 1, b 2 (T) 1 2V q 2 = 1 2 d3 r 12 f 12 = 1 2 d3 r(e βv(r) 1). Toisaata hiukkastiheyden ekspansiosta voimme ratkaista n = ζ + 2b 2 (T)ζ 2 + ζ = n 2b 2 (T)n 2 +, joten kokonaisuudessaan oemme päätyneet tuokseen p = Tω(T, z) = T(ζ + b 2 (T)ζ 2 + ) = T(n b 2 (T)n 2 + ) B 2 (T) = b 2 (T) = 1 2 d3 r (1 e βv(r) ). Lopuksi tarkasteemme vieä yhyesti tämän tuoksen impikaatioita tianteessa, jossa potentiaaia on kova sydän, ts. v(r) T kun r, ja toisaata ainakin korkeia ämpötioia βv(r) 1 kun r >. Täöin saadaan suoraan ytä B 2 (T) = 1 2 d3 r (1 e βv(r) ) = 2π dr 2π dr 0 r 2 + 2π dr 0 r 2 (1 e βv(r) ) r 2 βv(r) b a T, 2

Missä a = 2π dr r 2 v(r), b = 2π 3 3 ovat positiivisia vakioita (huom: oetamme potentiaain oevan suuria etäisyyksiä attraktiivinen ja ähestyvän noaa negatiiviseta puoeta). Vertaamaa tätä tuosta, ts. van der Waasin tianyhtäöön p = T [n + (b a T ) n2 + ], p + an 2 = nt 1 bn nähdään, että ainakin johtavassa kertauvussa oemme saaneet johdettua tämän fenomenoogisen tianyhtäön kertoimineen: van der Waas -potentiaain a ja b saavat yä annetut arvot. 3

LOPPUKOKEESTA Kurssi on nyt päättymässä, ja sen oppukoe järjestetään maanantaina 5.3. ko 9-13 saissa E204. Koe tuee sisätämään 4 tehtävää (sekä suomen että engannin kieeä), ja minkäänaisia unttiappuja ei saita. Sen sijaan koepaperi tuee sisätämään kaikki seaiset monimutkaiset kaavat, joita tehtävien ratkaisemiseksi vaaditaan. Kaikki reevantti informaatio oppukokeesta tuee myös öytymään kurssin kotisivuta. Koeaue sisätää: Nämä uentomuistiinpanot kokonaisuudessaan Laskuharjoitustehtävissä käsiteyt asiat, mukaan ukien tehtävät joiden ratkaisemiseen tarvitaan kurssikirjaa (Arponen-Honkonen) Muita osin kurssikirjan ukeminen ei oe vättämätöntä, mutta erittäin suositetavaa, siä uentomonisteissa hyvin kompaktisti esitetyt asiat on seitetty sieä huomattavasti perusteeisemmin. Statistinen Mekaniikka ei oe kurssina erityisen imiöähtöinen, vaan pääpaino on toisaata tärkeimpien peruskäsitteiden ja asiakokonaisuuksien sekä näiden väisten suhteiden hahmottamisessa ja toisaata uusien teknisten työkaujen omaksumisessa. Kuten yeensäkin teoreettisen fysiikan kursseia, parhaisiin arvosanoihin vaaditaan sekä kurssia äpikäydyn asian kvaitatiivista haintaa että heppojen ja keskivaikeiden askutehtävien ratkaisemista. Loppukokeen tehtävät ovat tyypiisesti seuraavaa nejää päätyyppiä: Käsitteiden määritteyä sekä yksinkertaisiin ja hyvin konkreettisiin, uennoia käsitetyihin kysymyksiin vastaamista ( Mitä tarkoitetaan faasiavaruuden virtauksen ergodisuudea? ) Hieman aajempien uennoia käytyjen kokonaisuuksien haintaa ja ymmärrystä mittaavia, sisätäen mahdoisesti yhyitä askuja ( Määrittee ja johda Botzmannin H-teoreema, kun Botzmannin yhtäön muoto törmäystermeineen on annettu. ) Luennoa tai askuharjoituksissa äpikäytyjen kvantitatiivisten tuosten tai teoreemojen johtoja ( Johda ennuste Maxwe-Botzmann-kaasun diffuusiovakioe reaksaatioaika-approksimaatiossa ) 4

Jokin uusi askutehtävä, joka testaa paitsi kurssin materiaain haintaa myös kykyä matemaattiseen ongemanratkaisuun käyttäen kurssia omaksuttuja työkauja Yhtään askennaisesti kohtuuttoman vaikeaa tehtävää ei tue esiintymään, vaan vaatimustaso on maksimissaan keskivaikeiden askaritehtävien uokkaa. Kurssin oppuarvosana määräytyy funktion askaripisteet (max 10) + koepisteet (max 30) perusteea, ja viime vuonna arvosanarajat oivat seuraavat: 36-40: 5 31-35: 4 26-30: 3 21-25: 2 16-20: 1 11-: Tenttioikeus 5