Log - Mikro og makroskopiske tilstande, det mikrokanoniske ensemble, multiplicitet og entropi

Relaterede dokumenter
1. Beregn sandsynligheden for at samtlige 9 klatter lander i felter med lige numre.

Teoretiske Øvelser Mandag den 13. september 2010

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Tirsdag d. 2. juni 2015 kl

HALSE WÜRTZ SPEKTRUM FYSIK C Energiregnskab som matematisk model

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Fredag d. 8. juni 2018 kl

Danmarks Tekniske Universitet

Spil bare løs! Workshop Mit første møde med matematikken 7. februar Birgitte Lindhardt. Tal-læsning, -genkendelse. Orientering i talrækken.

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. 25. August 2011 kl

Øvelse 7: Aktuar-tabeller, Kaplan-Meier kurver og log-rank test

Årsplan for Matematik 0. og 1. klasse Skoleåret 2018/2019

Fysikrapport: Rapportøvelse med kalorimetri. Maila Walmod, 1.3 HTX, Rosklide. I gruppe med Ulrik Stig Hansen og Jonas Broager

Figur 1 Energetisk vekselvirkning mellem to systemer.

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Tirsdag d. 27. maj 2014 kl

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Tirsdag d. 31. maj 2016 kl

Dosering af anæstesistoffer

m = 0,15 22,5 + 0, , , , ,05 90 = 61,9år år år år år 26,67% 40% 26,67% 6,67%

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Tirsdag d. 11. august 2015 kl

Mattip om. Statistik 2. Tilhørende kopier: Statistik 3, 4 og 5. Du skal lære om: Faglig læsning. Chance og risiko. Sandsynlighed

Statistik og sandsynlighed

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Fredag d. 2. juni 2017 kl

Skriftlig eksamen i Statistisk Mekanik den fra 9.00 til Alle hjælpemidler er tilladte. Undtaget er dog net-opkoblede computere.

Statistisk mekanik 2 Side 1 af 10 Entropi, Helmholtz- og Gibbs-funktionen og enthalpi. Entropi

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Torsdag d. 23. august 2012 kl

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Torsdag d. 8. august 2013 kl

Termodynamik. Esben Mølgaard. 5. april N! (N t)!t! Når to systemer sættes sammen bliver fordelingsfunktionen for det samlede system

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Torsdag d. 9. juni 2011 kl

De Officielle Le Mans Regler 2015

Første og anden hovedsætning kombineret

TI-B 101 Prøvningsmetode Beton. Temperaturudvidelseskoefficient

Samtale og farveark. Lærereksemplar. Kun til lærerbrug. Før Rema

Referencelaboratoriet for måling af emissioner til luften

Kapløbsspil. Elementer: informationssøgning, samarbejde

Nordisk Matematikkonkurrence. samt Danmarks Matematiklærerforening. Skoleåret Opgaver ved semifinalen

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Vinderseminar Diskret matematik. Kirsten Rosenkilde. 1. Diskret matematik.

Supplerende kortlægning af luftforurening fra krydstogtskibe i Aarhus

Løsninger til kapitel 1

Statistisk mekanik 2 Side 1 af 10 Entropi, Helmholtz- og Gibbs-funktionen og enthalpi. Entropi

i x-aksens retning, så fås ). Forskriften for g fås altså ved i forskriften for f at udskifte alle forekomster af x med x x 0

Reeksamen i Calculus Onsdag den 17. februar 2016

Termodynamikkens første hovedsætning

Sandsynlighedsregning

Rapport Vurdering af varmebehandling i inhomogene produkter

Kapitlet indledes med en beskrivelse af - og opgaver med - de tre former for sandsynlighed, som er omtalt i læseplanen for

Gennemsnit og normalfordeling illustreret med terningkast, simulering og SLUMP()

TOTALVÆRDI INDEKLIMA DOKUMENTATION

Teoretiske Øvelser Mandag den 30. august 2010

Vedr.: Beregninger af betydningen af luftspalter mellem gulvisoleringsplader.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Side 1 af 17 sider. Skriftlig prøve, den: 19. december 2012 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Ventilatorer i kvægstalde - Klimamålinger

FVU-Matematik Trin 2. Opgavesæt A. Forberedende voksenundervisning. 1. januar juni Dette opgavesæt indeholder 12 opgaver

Spil banko. Spil lotto. Række 3. Række 1. Antal rigtige: Række 4. Række 2. skrives tallene på lottokuponen og antallet af rigtige noteres.

Asymptotisk analyse af algoritmers køretider

Adonikam Tallets betydning fra The Bible Code

Nanotermodynamik formelsamling

Jobfremgang på tværs af landet

Analyse af forskelle mellem ADAM og SMECs rentemultiplikator

Fig. 1 Billede af de 60 terninger på mit skrivebord

Bumser og Drager. Antal spillere: 3-5 Alder: 16+ Spilletid: 40min+

Spillets formål og opsætning

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Mandag d. 11. juni 2012 kl

Asymptotisk analyse af algoritmers køretider

Ren versus ligesvævende stemning

Projektopgave Observationer af stjerneskælv

Evaluering af Soltimer

Matematisk opmærksomhed 1 Længdemål 1

Lærervejledning. Beskriv ideen med spillet i plenum, herunder dets funktion og de tre vigtigste pointer med spillet:

Når strømstyrken ikke er for stor, kan batteriet holde spændingsforskellen konstant på 12 V.

Matematikkens filosofi filosofisk matematik

Statistik. Peter Sørensen: Statistik og sandsynlighed Side 1

TØ-opgaver til uge 45

Lær talmængder med øjne, ører, hænder, krop

Optagelsesprøver på erhvervsuddannelserne 2018

Dynamik. 1. Kræfter i ligevægt. Overvejelser over kræfter i ligevægt er meget vigtige i den moderne fysik.

Regneark til bestemmelse af CDS- regn

Forbrugerpanelet om privatlivsindstillinger og videregivelse af personlige oplysninger

Matematik, der afgør spil

Statistik Lektion 2. Betinget sandsynlighed Bayes regel Diskrete stokastiske variable Middelværdi og varians for diskret SV Binomialfordelingen

SPILLEBESKRIVELSE OLSEN BANDEN 2. Revision 00 Den 9. april 1999 Compu-Game A/S, Randersvej 36, DK 6700 Esbjerg Tlf.: Fax:

Midt i statistikken. Tal og fakta om Region Midtjylland Økonomi og iværksætteri Regionshuset Viborg. Regional Udvikling

+ = en temperaturmåling ligger over klimanormalen. - = en temperatur måling ligger under ligger under klimanormalen.

Tip til 1. runde af Georg Mohr-Konkurrencen Kombinatorik

Spillebog til indskolingen på Spjald Skole. Tilhører

Mini. er for og bag.indd 2 12/01/

Studieretningsopgave

PhD-kursus i Basal Biostatistik, efterår 2006 Dag 2, onsdag den 13. september 2006

Elektrodynamik Lab 1 Rapport

Flashcard Aktivitäten und Spiele:

FVU-Matematik Trin 2. Opgavesæt B. Forberedende voksenundervisning. 1. januar juni Dette opgavesæt indeholder 12 opgaver

CIVILINGENIØREKSAMEN Side 1 af 16 sider. Skriftlig prøve, den: 28. maj 2010 Kursus nr : (navn) (underskrift) (bord nr)

Elektronisk Indberetning. Vejledning i indberetning af cancer

Energirigtig Brugeradfærd

Kombinatorik og Sandsynlighedsregning

Bilag 1. Forklaring til skemaerne for. Oplande. Udløb. Renseanlæg

fortsætte høj retning mellem mindre over større

Impuls og kinetisk energi

Mænd får størst gevinst af VK s skattelettelser siden 2001

Anvendt Statistik Lektion 2. Sandsynlighedsregning Sandsynlighedsfordelinger Normalfordelingen Stikprøvefordelinger

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Torsdag d. 7. august 2014 kl

Start i cirklen med nummer 1 - følg derefter pilene:

Transkript:

Log - Mikro og makroskopiske tilstande, det mikrokanoniske ensemble, multiplicitet og entropi Amalie Christensen 26. februar 2009 Indhold 1 Om spillet 2 2 Multipliciteten af makroskopiske tilstande 3 3 Hvordan udvikler entropien sig i spillet 5 4 Analogien til energi, varme, temperatur, relaxationstid og termisk ligevægt 5 5 Negativ temperatur 6 6 Alternative regler 6 1

1 Om spillet Figur 1: Spillet To spillere A og B har hver 7 terninger. 6 terninger ligger i en række på bordet (nummererede 1 til 6), mens den syvende er til at slå med. A s terninger ligger til start med lutter 1 øje opad, mens B s terninger ligger med lutter 6 øjne opad. Spillerne udveksler nu skiftevis fra A til B og omvendt eet øje imellem to terninger, således at hvis A har en etter og B har en sekser, ender A med en toer og B med en femmer. Spillerne slår samtidigt med deres syvende terninger, og slaget identificerer for henholdsvis A og B, hvilken terninger på bordet, der skal udveksles øjne imellem. Såfremt der skulle udveksles et øje fra en entter eller til en seker overspringes slaget. Spillet spilles 150 gange. Spillet består af to systemer kaldet I og T, hver bestående af 6 terninger. Vi har at for ét system, er: n = summen af øjnene g(n) = Multipliciteten af n 2

2 Multipliciteten af makroskopiske tilstande Systemet bestående af 6 terninger har 31 mulige makrotilstande, givet ved 6 n 36. Multipliciteterne er regnet ud vha. af et python-program, og ses plottet på figur 2. Som forventet får vi en meget fin gauss-klokke, med peak i n = 21. Figur 2: Multipliciteten plottet mod makrotilstanden I spillet har vi dog ikke med et men med to systemer at gøre, hvert bestående af 6 terninger, og med den samlede sum af øjnene lig 42. Da vi har at den samlede sum skal være 42 er det samlede system symmetrisk, som det også ses i tabellen på figur 3. Multipliciteten g(n) for n = 20 og n = 22 er altså den samme, i dette tilfælde lig 4221. Vi kan finde multilpliciteten af makrotilstanden af de to systemer g total, ved at gange g i (n) og g t (n). På figur 4 ses entropien S=ln(g total ) plottet mod n i. 3

Figur 3: Multipliciteten plottet mod makrotilstanden Figur 4: Logaritmen til multipliciteten g total plottet mod n i 4

3 Hvordan udvikler entropien sig i spillet Det ses tydeligt fra vores beregninger at entropien for systemet S = ln[g total (n i )] er størst ved n i = 21, som er makrotilstanden med den største multiplicitet. Se figur 4. Plottet på figur 5 viser den makroskopiske tilstand af hver spillers terninger for hvert 10. slag. Det ses at ligevægten indstiller sig efter ca. 30 slag på makrotilstanden med n = 21. Dette stemmer meget fint overens med vores beregninger af, at systemets entropi er størst ved n = 21. Figur 5: Makroskopisk tilstand plottet mod nummer slag 5

4 Analogien til energi, varme, temperatur, relaxationstid og termisk ligevægt Energi: Energi svarer til øjnene i spillet. Øjnene er den størrelse, der bliver udvekslet, og det samlede antal øjne i de to systemer (i dette tilfælde lig 42) er ligesom energien bevaret. Varme: Udvekslingen af øjne mellem de to systemer, svarer til varmestrøm mellem to systemer - altså udvekslingen af energi. Temperatur: Temperaturen er defineret som 1 = δs og er et udtryk for T δu et systems villighed til at afgive energi. I spillet svarer temperaturen til systemets villighed til at optage eller afgive øjne. En lav temperatur er lig en stor hældning af kurven på figur 4 - altså en stor værdi af δs, da n = U. = δs δu δn Relaxionstid: Svarer i spillet til det antal slag det tager, før summen af øjnene har indstillet sig til ligevægtværdien n = 21. Termisk ligevægt: Ved termisk ligevægt er δs = δs = 0. Dette svarer δu δn i spillet til ligevægtstilstanden, hvor summen af øjnene har indstillet sig til n = 21. 5 Negativ temperatur I spillet lader vi det ene system starte med alle 6 terninger lig 6, og dermed med n = 36. Dette svarer faktisk til en negativ temperatur, da hældningen på figur 4 i dette tilfælde faktisk er negativ. Dette kan ske fordi systemets totale energi er begrænset, og multipliciteten derfor falder når vi nærmer os den maksimale energi. 6 Alternative regler Vi prøvede også spillet med en lidt anden udgave af reglerne. Forskellen bestod i, at spillerne ikke skiftedes til at afgive øjne. Den syvende terning angav positionene af den terning, der skulle afgive/modtage øjne, og værdien af denne terning afgjorde om der skulle afgives eller modtages øjne. Terningen med den mindste værdie modtog et øje. Med disse reglerne ryger man utroligt hurtigt ind i en trapping region, 6

hvor der kun er meget få mulige værdier terningerne kan antage - i vores tilfælde 3 og 4. Men det ses at også med disse regler indstiller ligevægten på n = 21 ret hurtigt. Figur 6: Makroskopisk tilstand plottet mod nummer slag for spillet med egne regler 7