Unificatie. Zwakke Kracht. electro-zwakke kracht. Electriciteit. Maxwell theorie. Magnetisme. Optica. Sterke Kracht. Speciale Relativiteitstheorie

Vergelijkbare documenten
Bart Buelens, 22 november Emergente Gravitatie volgens Erik Verlinde

Eindtoets 3BTX1: Thermische Fysica. Datum: 3 juli 2014 Tijd: uur Locatie: paviljoen study hub 2 vak c & d

Kleinse Fles. Introductie String Zoologie Brane Worlds Zwarte Gaten

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

UITWERKING. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN ) 3 april 2007

Energie-omzetting: omzetting van de ene energiesoort in de andere. Energie-overdracht: overdracht van energie van het ene voorwerp aan het andere.

10 Materie en warmte. Onderwerpen. 3.2 Temperatuur en warmte.

Biofysische Scheikunde: Statistische Mechanica

Eindtoets 3BTX1: Thermische Fysica. Datum: 12 augustus 2014 Tijd: uur Locatie: Matrix Atelier 3

TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor F2/MNW2. Vrijdag 23 december 2005

TENTAMEN. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN )

Kerntemperatuur berekend van de Aarde en Zon

Emergente zwaartekracht Prof. Dr. Erik Verlinde

Deel 1 : Mechanica. 2 de jaar 2 de graad (2uur) Inhoudstafel. - a -

Naam (plus beschrijving) Symbool Eenheid Formules. Druk = kracht per eenheid van oppervlakte p (N/m² = ) Pa

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

13 Zonnestelsel en heelal

Technische ThermoDynamica Samenvatter: Maarten Haagsma /6 Temperatuur: T = ( /U / /S ) V,N

Bereken de luchtdruk in bar op 3000 m hoogte in de Franse Alpen. De soortelijke massa van lucht is 1,2 kg/m³. De druk op zeeniveau bedraagt 1 bar.

1 Inleiding Wat is thermodynamica?

Samenvatting. Inleiding

THERMODYNAMICA 2 (WB1224)

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 5 juli 2013, uur

1ste ronde van de 19de Vlaamse Fysica Olympiade 1. = kx. = mgh. E k F A. l A. ρ water = 1, kg/m 3 ( θ = 4 C ) c water = 4, J/(kg.

Tijd & causaliteit Relativiteitstheorie Pijl van de tijd Samenvatting. Tijd in de fysica. Paul Koerber

Higgs-deeltje. Peter Renaud Heideheeren. Inhoud

Elementaire Deeltjesfysica

Samenvatting natuurkunde Recht evenredig verband =als de ene grootheid 2x zo groot wordt, is dat met de andere grootheid ook zo.

Uitwerking Oefeningen Speciale Relativiteitstheorie. Galileitransformaties. versie 1.3, januari 2003

nieuw deeltje deeltje 1 deeltje 2 deeltje 2 tijd

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY, MST1211TA1, LB1541) 10 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

Quantumvloeistoffen voor electronen en koude atomen

Examen Statistische Thermodynamica

de Kosmische Tijd, We nemen even de tijd om stil te staan bij de tijd om stil te staan bij de tijd inhoud HOVO Utrecht februari 2019

Hertentamen Statistische en Thermische Fysica II Woensdag 14 februari 2007 Duur: 3 uur

2 Van 1 liter vloeistof wordt door koken 1000 liter damp gemaakt.

Cursus Vacuümtechniek. Kenniscentrum Mechatronica Eindhoven

v gem v rms f(v) v (m/s) v α v β f(v) v (m/s)

114 Samenvatting zal het atoom hierdoor afremmen. Een atoom zal alleen een interactie kunnen ondergaan met een foton, wanneer deze exact de juiste ene

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2013 TOETS APRIL :00 12:45 uur

Opgave 2. Voor vloeibaar water bij K en 1 atm zijn de volgende gegevens beschikbaar:

Kernenergie, hoofdstuk 3. Gideon Koekoek

Q l = 23ste Vlaamse Fysica Olympiade. R s. ρ water = 1, kg/m 3 ( ϑ = 4 C ) Eerste ronde - 23ste Vlaamse Fysica Olympiade 1

Bram Achterberg Afdeling Sterrenkunde IMAPP, Radboud Universiteit Nijmegen

De beheersing van het vuur

Samenvatting Natuurkunde Verwarmen en isoleren (Newton)

In deze eindtoets willen we met jullie samenvatten waar we het in het afgelopen kwartiel over gehad hebben:

Vraag 1 Vraag 2 Vraag 3 Vraag 4 Vraag 5

grootte van zwaartekrachtsveld: gekenmerkt door de ontsnappingssnelheid nieuwe inzichten over zwarte gaten Inhoud: gloeiend oppervlak en stoppelbaard

HERHALINGS TENTAMEN CHEMISCHE THERMODYNAMICA voor S2/F2/MNW2 Woensdag 14 januari, 2009,

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB januari 2013, uur

De stoominstallatie met: ketel, turbine, condensor en voedingspomp. Eigenlijk wordt maar weinig energie nuttig gebruikt in een installatie:

Eindtoets 3DEX0: Fysica van nieuwe energie van 9:00-12:00

TENTAMEN THERMODYNAMICA 1 Wb juni :00-12:00

Toets T1 Algemene en Anorganische Chemie. 02 oktober 2013

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2019 TOETS APRIL 2019 Tijdsduur: 1h45

Thermodynamica. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 4 december 2014

Een andere korte samenvatting van Statistische Thermodynamica

Formules voor Natuurkunde Alle formules die je moet kennen voor de toets. Eventuele naam of uitleg

LEERWERKBOEK IMPULS 2. L. De Valck J.M. Gantois M. Jespers F. Peeters. Plantyn

Een wonderjaar in de fysica

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE PADUA, ITALIË THEORIE-TOETS

Minimaal aantrekkelijk Kwantumzwaartekracht. Sebastien Immers 2011

1. Z=A+B en Y=AB, wat is de absolute fout op Y en Z

Scheidingstechnologie by M.A. van der Veen and B. Eral

Ons Fysisch Wereldbeeld

De twee snelheidsconstanten hangen op niet identieke wijze af van de temperatuur.

Fysische constanten. Elementaire lading (e) = C De lading van 1 elektron.

Warmte- en stromingsleer Examennummer: Datum: 14 december 2013 Tijd: 13:00 uur - 14:30 uur

LEERWERKBOEK IMPULS 2. L. De Valck J.M. Gantois M. Jespers F. Peeters. Plantyn

De verliezen van /in het systeem zijn ook het gevolg van energietransformaties!

TOETS CTD voor 1 ste jaars MST (4051CHTHEY) 1 maart uur Docenten: L. de Smet, B. Dam

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB augustus 2011, uur

Tentamen Quantum Mechanica 2

Notaties 13. Voorwoord 17

Introductie 1) 2) 3) 4) 5) J79 - Turbine Engines_ A Closer Look op youtube: toets form 1 okt 2013

Opgave 1 Afdaling. Opgave 2 Fietser

ENTROPIE, INFORMATIE EN HET MAXIMUM ENTROPIE PRINCIPE

Juli geel Fysica Vraag 1

Start van de moderne fysica

Tentamen Statistische Thermodynamica MST 19/6/2014

Gravitatie en kosmologie

Hoofdstuk 1: Ideale Gassen. Hoofdstuk 2: Warmte en arbeid. Hoofdstuk 3: Toestandsveranderingen bij ideale gassen

Uitwerkingen van de opgaven in Basisboek Natuurkunde

1 De Thermodynamica. 1.1 Inleiding

HOVO cursus Kosmologie

Exact periode Youdenplot Krachten Druk

Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C November uur

SEPTEMBERCURSUS CHEMIE HOOFDSTUK 3: STOICHIOMETRIE

Een series colleges over de Speciale Relativiteit theorie van Einstein, uitgebreid met onderwerpen uit de Klassieke Mechanica Prof.dr. S.

Fysica voor Beginners. Deel 1

Botsingen. N.G. Schultheiss

ECTS-fiche HBO5 100 %

Juli blauw Fysica Vraag 1

FYSICA DM THEORIE SAMENVATTING

Het Ts diagram van water en stoom

E = m c 2. Massa. Energie. (licht-) Snelheid. Wetenschappers en denkers. E=mc 2 HOVO. Hoe u het zelf had kunnen bedenken 1.

Supersymmetric Lattice Models. Field Theory Correspondence, Integrabillity T.B. Fokkema

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2015 theorietoets deel 1

Transcriptie:

Electriciteit Magnetisme Unificatie Maxwell theorie Zwakke Kracht electro-zwakke kracht Optica Statistische Mechanica Speciale Relativiteitstheorie quantumveldentheorie Sterke Kracht Klassieke Mechanica Zwaartekracht Quantum mechanica Algemene Relativiteit Algemene geunificeerde theorie?

Hoofdwetten van de thermodynamica Temperatuur Entropie Statistisch postulaat Perpetuum mobile Bose-Einstein condensatie

Thermische fysica druk P temperatuur T volume V dichtheid geen interne structuur weinig variabelen variabelen direct te meten relatie tussen variabelen b.v. PV=RT gaswet evenwicht Thermodynamica wel interne structuur veel variabelen (10 23 ) variabelen onmeetbaar effect van één variabele is klein Statistische fysica

Thermodynamica Fenomenologische theorie over evenwichtstoestanden en de overgangen daartussen Statistische fysica Afleiden van thermodynamische grootheden vanuit microstructuur Kinetische theorie Microscopische beschrijving van transport van warmte, deeltjes etc.

Hoofdwetten 0 We kunnen een thermometer maken 1 Er is behoud van energie 2 Niet alle warmte kan omgezet worden in arbeid 3 Het absolute nulpunt zullen we nooit bereiken

Nulde hoofdwet 1931 - Fowler Thermisch evenwicht: gelijke temperatuur A B C Evenwicht A en C Evenwicht B en C Evenwicht A en B

ARBEID ARBEID = KRACHT x AFSTAND Richting van kracht Richting van beweging F d W=Fd Geen arbeid m

Kinetische energie Arbeid (W) = kracht x afgelegde weg Newton: kracht = massa x verandering van snelheid eenheid van tijd Afgelegde weg = snelheid (v) x eenheid van tijd W = 1 2 mv 2 Arbeid = verandering van kinetische energie

Behoud van energie (1) P i V i T i P f V f T f P Bij dezelfde arbeid is de verandering van P,V en T altijd gelijk. Hieruitvolgtdatereen interne energie U is die alleen kan afhangen van P,V en T isolatie U f -U i =W (arbeid)

Behoud van energie (2) Isolatie is weg P P i V i T i P f V f T f U f -U i =W+Q(warmte) Warmte is energie die overgedragen wordt door een temperatuurverschil

Temperatuur Gaswet PV=NkT gemiddelde Newton: PV=2/3N ½mv 2 Ideaal gas ½mv 2 =3/2kT K is constante van Boltzmann, k= 1.38 10-23 J/K Temperatuur is een maat voor de gemiddelde energie van de moleculen

Lucht 1 atmosfeer, kamertemperatuur Kamer van 4x4x3m: 10 27 moleculen Gemiddelde afstand: 3,5 nm (nanometer) Gemiddelde snelheid: N 2 (stikstof): 500 m/s Afstand tussen botsingen: 0,15 µm

Maxwell snelheidsverdeling Veronderstellingen Drie richtingen onafhankelijk Volume atomen verwaarloosbaar Verdeling snelheden isotroop Gaswet Klik op verdeling

Tweede hoofdwet Het is onmogelijk een proces te ontwerpen met als enig resultaat: Kelvin: Het onttrekken van warmte uit een reservoir en dit volledig omzetten in arbeid Clausius: Het transporteren van warmte van lage temperatuur naar hoge temperatuur Modern: De entropie van een geïsoleerd systeem zal altijd toenemen. simulatie

Wat bedoelen we met entropie, wanorde? Hoe komen we vanuit een deterministische beweging op atomaire schaal naar een richting van de tijd op macroscopische schaal. Processen lijken altijd een kant op te lopen. Waarom is het mogelijk een systeem statistisch te beschrijven.

Entropie, een simpel model Deeltjes met twee discrete waarden voor de energie Energie =0 Energie =ε Systeem van 4 deeltjes met totale energie E=2ε (macrotoestand) 6 mogelijke manieren om de energie van 2ε te verdelen over 4 deeltjes (6 microtoestanden) 4*3*2*1 g = = 6 2*2

ENTROPIE Algemeen: m eenheden energie verdelen over N deeltjes N! gmn (, ) = mnm!! ( ) N=100, m=10, g=10 13 N=1000, m=100, g=10 141 g is het aantal N=10 23, m=10 22, g=10 n, n=10 23 microtoestanden Entropie: S=k log g Log 10 n = n K is constante van Boltzmann, k= 1.38 10-23 J/K Entropie is een maat voor het aantal mogelijke manieren om energie over een systeem van deeltjes te verdelen.

Uitwisseling van energie Postulaat: elke microtoestand is even waarschijnlijk E A g A E B g B g A g B 1 1 1 8 6 48 28 15 420 56 20 1120 70 15 1050 56 6 336 28 1 28 ga*gb 1200 800 400 0 0 1 2 3 4 5 6 E A

25 energie-eenheden 75 50 50 energie-eenheden 150 100 100 energie-eenheden 300 200

Met toename van het aantal deeltjes wordt de verdeling sterker gepiekt en neemt de relatieve breedte af 10 23 deeltjes: breedte 1cm t.o.v. 10 10 cm (2x omtrek aarde) Twee deelsystemen zijn met elkaar in evenwicht bij die verdeling van de energie waarbij het aantal (micro)toestanden in het totale systeem maximaal is Maximale entropie (tweede hoofdwet)

Toename van entropie

Bose-Einsteincondensatie Het ideale gas Wat gebeurt er bij lage temperaturen? Staat alles stil? Kwantummechanica: Onzekerheidsrelatie van Heisenberg

Heisenberg onzekerheid Klassiek: positie en snelheid kunnen we gelijktijdig exact bepalen. Kwantummmechanica: positie en snelheid (impuls) kunnen niet gelijktijdig met elke nauwkeurigheid bepaald worden. ( x)( p)~h h = contante vn Planck

Dalende temperatuur, afnemende snelheid, grotere onzekerheid in de positie Bose-Einstein condensaat

Experiment

http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl Bose-Einstein Einstein-Condensatie Gas Temperature Energy Levels Laser Cooling I Laser Cooling II Laser Cooling III Optical Molasses Magnetic Trapping Evaporative Cooling