Thermodynamics and Statistical Mechanics 1 2023A 203-1-2161

About the course - General

• General

  
  
  General

  • לוח הודעות Forum
  • אופן ההוראה:

    שיעורים ותרגולים יתקיימו בהוראה פרונטלית בלבד, ללא הקלטה. שיעורים מוקלטים מ 2021 ניתן למצוא ב Media Gallery. בנוסף, קבצי pdf מהשיעורים של 2021  יהיו זמינים באתר.  

  • Welcome Page
  • עקרונות חשובים Page
  • Philosophy of learning and teaching Page
  • Thermo 1 2023 A URL
  • Work with Lecture notes External tool

    כלי זה מאפשר עבודה משותפת תוך כדי שאלת שאלות, מתן תשובות זה לזה וכתיבת הערות ותיקונים. מומלץ לקרוא כל פרק לפני השיעור, כדי לאפשר הקדשת זמן לדברים מהותיים ולא לאלגברה. כל פרק כולל גם תרגילים, חלקם פתורים, לשימושכם. 

  • Contact details Page
  • Administrative issues Forum

    פניות הוועד בנושאי ניהול הקורס ודיווחים על תקלות טכניות

  • Questions in physics Forum

    שאלות בפיזיקה אשר מופנות לצוות ההוראה 

  • Discussions Forum

    דיון בנושאי פיזיקה בין הסדטונטים לבין עצמם

  • שעות קבלה - גדלין External tool
  • שעות קבלה לקראת המבחן - רתם External tool
  • Office hours - Gedalin Scheduler

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Office hours - Rotem Scheduler

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il

Topic outline

show units hide units

• Course plan

  
  

  Course plan

  Approximate weekly plan

  1. Elementary theory of gases and introduction into thermodynamic concepts.
  2. Basics of thermodynamics: laws of thermodynamics, entropy, work and heat, reversible and irreversible processes, quasistatic processes.
  3. Entropy, second law, and implications:   maximization of entropy, equilibrium conditions, stability conditions, quasistatic cycles, heat engines. 
  4. Thermodynamic potentials: minimum principles, stability conditions, Maxwell relations.
  5. Applications I: free expansion, throttling, ideal mixtures, dilute solutions, co-existence of phases. 
  6. Applications II:  co-existence of mixtures, electrochemical potential, local thermodynamic equilibrium, convection. 
  7. Basics of statistical physics: microstate vs macrostate, multiplicity, the statistical entropy, the information entropy, examples of physical systems, statistics of particles. 
  8. Statistics and ensembles: the microcanonical ensemble, the canonical ensemble, fluctuations.
  9. Applications of the canonical ensemble.
  10. The grand canonical ensemble.
  11. The grand canonical partition function: absorption, indistinguishable particles, occupation number.
  12. Applications of the ensembles: ideal gases of particles, the Maxwell-Bolztmann, Bose-Einstein, and Fermi-Dirac statistics, the blackbody radiation, the degenerate Fermi gas, the BE condensation. 

  Course plan

  • Course plan Page

• Bibliography

  
  

  Bibliography

  
  
  

  Bibliography

  • Sources Page
  • Sekerka, Thermal physics, Thermodynamics and Statistical Mechanics URL
  • Mapping of Sekerka book Page
  • Reichl, A modern course in statistical physics URL
  • Hołyst and Poniewierski, Thermodynamics for Chemists, Physicists and Engineers URL
  • Lectures in Classical Thermodynamics with an Introduction to Statistical Mechanics, Daniel Blankschtein URL
  • Solved Problems in Thermodynamics and Statistical Physics URL

• Lecture notes

  
  

  Lecture notes

  Lecture notes

  • Lecture notes File Modified 5/02/23, 21:38

    Not a replacement for textbooks. Students are encouraged to send corrections. 

• Policy

  
  

  Policy

  עקרונות

  • המרצה לא תמיד צודק: אם יש לך נימוק טוב נא להציג ולהגן על עמדתך. עקרון זה מתייחס אך ורק לפיזיקה. בנושאי דרישות והערכה בקורס לא ניתן להתווכח עם המרצה. 
  • פיתוח בזמן אמת: מה שהמרצה לא יכול לפתח בזמן אמת התלמידים לא יחוייבו לפתח.
  • לימוד פעיל: התלמידים יהיו חייבים להשתתף באופן פעיל בשיעורים, לענות לשאלות, לפתור תרגילים וכו׳.
  • תרגול פעיל (אם יתקיים): בחלק מזמן התרגול התלמידים יצטרכו לפתור תרגילים באופן עצמאי. השתתפות בתרגול פעיל - חובה.
  • לימוד אינטנסיבי: רמת השיעורים, התרגולים ועבודת הבית תהיה גבוהה מרמת השאלות במבחן.

  מבנה השיעורים

  
  

  • כל שיעור יהיה מבוסס  בערך על פרק אחד ב Lecture notes.
  • תתבקשו לקרוא את הפרק (או חומר תואם בכל מקור אחר לפי טעמכם) לפני השיעור. 
  • בשיעור לא אחזור על הכל אלא על הדברים החשובים כדי להגיע להבנה מעמיקה. 
  • קריאה מוקדמת אמורה להביא לחסכון בזמן שמוקדש למהלכים מתמטיים.  

  
  

  תרגילי בית לפתרון עצמי

  • תרגילים יפורסמו עם פתרונות, כל אחד מחליט לעצמו אם לפתור לבד (עדיף) או לעיין בפתרון.
  • יש להגיש פתרונות בהתאם לתאריך היעד. אם פתרת בעצמך, יש להשווות עם הפתונות המפורסמים, לסמן מה לא נכון או מה לא ברור להגיש עם הסימן. אם לא פתרת, יש בכל זאת להגיש עם ציון של מה לא היה ברור, למה לא הצלחת לפתור וכו׳. אי הגשת פתרונות תגרום להורדת הציון, 2 נק׳ עבור כל עבודה שלא הוגשה או הוגשה לא לפי ההנחיות הנ״ל. ההגשות תיבדקנה.    

  מטלת קריאה ללימוד עצמי:

  יינתן נושא אחד ללימוד עצמי. נושא זה לא יועבר בשיעור או בתרגול. שאלה בנושא זה תופיע במבחן הסופי.  

  הרכב הציון הסופי:

  • ציון   המבחן שממנו תורדנה נקודות על עבודות בית שלא הוגשו לפי ההנחיות. 

  מבנה המבחן הסופי:

  • סך הכל 6 מטלות כדלקמן:
  • 3 שאלות פיתוח תאורטי קצרות + יישום מיידי (6 נק׳ עבור כל שאלה, 18 נק׳ ביחד).
  • 4 שאלות הבנה (5 נק׳ עבור כל שאלה, 20 נק׳ ביחד).
  •  שתי שאלות בתרמודינמיקה  (18 נק׳ כל אחת).
  • שתי שאלות במכניקה סטטיסטית (18 נק׳ כל אחת).
  • על כל תשובה  מלאה  ליותר משלוש מטלות תינתן 1 נק׳ בונוס.   
  • לפיכך, ניתן להגיע למקסימום של 113 נק׳. 
  • משך המבחן 4 שעות. 

  
  

  
  

  
  

  
  

  Policy

  • Policy Page

• Background in chemistry

  
  

  Background in chemistry

  כל תלמיד/ה חייב/ת להשלים את הרקע הנדרש בכימיה לבד. מצורפים קישורים למקורות זמינים ומומלצים.  

  Background in chemistry

  • Online course in introductory chemistry. URL

    Khan Academy

  • Introduction to Chemistry URL

    Supported by CK-12 Foundation,  www.ck12.org
    

    
    

  • Chemistry URL

    • OpenStax College, Chemistry OpenStax College. 11 March 2015. <http://cnx.org/content/col11760/latest/>

    
    

  • Beginning chemistry URL

    This book is licensed under a Creative Commons by-nc-sa 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/ 3.0/) license.

    
    

• Reading assignment

  
  

  Reading assignment

  Reading assignment

  • Reading assignment as pdf for download File

• Class exercises

  
  

  Class exercises

  
  

  Class exercises

  • Class exercise 1 - first low & gas processes Quiz
  • Class exercise 2 - Entropy ch. 2.6,2.7, 3.1.1-3.1.3 ,3.2.8 Quiz
  • Class exercise 3 - Engines ch. 3.5, 3.6 Quiz
  • Class exercise 4 - Thermodynamic Potentials ch.4 Quiz
  • Class exercise 5 - phase transition Quiz
  • Class exercise 6 - chemical reaction Quiz
  • Class exercise 7 - Static mechanics mathematical introduction Quiz
  • Class exercise 8 - Microcanonical ensenble Quiz
  • Class exercise 9 - Canonical ensenble Quiz
  • Class exercise 9 - Canonical ensenble 2 Quiz
  • Class exercise 10 -Grand canonical ensenble Quiz
  • Class exercise 10 - quantum gases Quiz
  • Class exercise 11- quantum gases 2 Quiz
  • תרגול 1 File
  • תרגול 2 File
  • תרגול 3 File
  • תרגול 4 File
  • תרגול 5 File
  • תרגול 6 File
  • תרגול 7 File
  • תרגול 8 File
  • תרגול 9 File
  • תרגול 9 - 2 File
  • תרגול 10 File
  • תרגול 10 -2 File
  • תרגול 11 File
  • תרגול 2 URL
  • תרגול 3 URL
  • תרגול 4 URL
  • תרגול 5 URL
  • תרגול 10 חלק 2 URL
  • תרגול 11 URL

• Homeworks

  
  

  Homeworks

  Homeworks

  • HW1 Quiz
  • Additional problems 1 Quiz
  • HW2 Quiz
  • Additional problems 2 Quiz
  • HW3 Quiz
  • HW4 Quiz
  • HW5 Quiz
  • HW6 Quiz
  • HW7 Quiz
  • HW8 Quiz
  • Multiple Choice Questions for self-checking File

    אם אתם מתקשים לענות לשאלות אלה יש לחזור על הנושאים.  

  • Additional problems 3 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Additional problems 4 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Additional problems 5 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Additional problems 5.5 - Thermodynamics - test yourself Quiz

    שאלות הבנה - חזרה על תרמודינמיקה

  • Additional problems 6 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Ensembles Quiz
  • Additional problems 7 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il
  • Additional problems 8 Quiz

    Restricted Not available unless: Your Email address contains bgu.ac.il

• Quizzes

  
  

  Quizzes

  For self-testing and discussions.

  Quizzes

  • Quiz2

    Topics of the second lesson.

  • Mini-quiz for Lesson 5

• Additional resources

  
  

  Additional resources

  
  

  Additional resources

  • Tables File
  • Reference sheet for exam File
  • Convexity-concavity of thermodynamic potentials File
  • Legendre Transforms for Dummies File
  • Partial derivatives 1 File
  • Partial derivatives 2 File
  • Stirling formula File
  • Combinatorics Folder
  • Exam 2019A-1 File
  • Exam 2019A-2 File
  • Exam 2020A-1 File
  • Exam 2020A-2 File
  • Exam 2020A-3 File
  • Moed A 2021A File
  • Moed B 2021A File
  • Moed A 2022 File
  • Moed B 2022 File
  • English-Hebrew terms Folder
  • מונחי האקדמיה ללשון העברית - פיזיקה מודרנית (1993) URL
  • Physics 1 File
  • Last lecture 15.01.23 File
  • Exam 2023A-1 File
  • Exam 2023A-2 File

• 2021A zoom lessons - pdf summary

  
  

  2021A zoom lessons - pdf summary

  2021A zoom lessons - pdf summary

  • Lesson 1 File
  • Lesson 2 File
  • Lesson 3 File
  • Lesson 4 File
  • Lesson 5 File
  • Lesson 6 File
  • Lesson 7 File
  • Lesson 8 File
  • Lesson 9 File
  • Lesson 10 File
  • Lesson 11 File
  • Lesson 12 File

• Recorded exercises

  
  

  Recorded exercises

  Recorded exercises

  • Problem3-1 File

    Restricted Not available unless: You belong to Enrolled students
  • Problem3-4 File

    Restricted Not available unless: You belong to Enrolled students
  • Problem4-1 File

    Restricted Not available unless: You belong to Enrolled students
  • Problem5-1 File

    Restricted Not available unless: You belong to Enrolled students

• Topic 13

  
  

  Topic 13

  Topic 13