Undervisningspakke - Simulering af gasser og v?sker
P? Roskilde Universitet forsker vi bl.a. i, hvordan atomer og molekyler bev?ger sig, i det man kalder for tyktflydende eller visk?se v?sker ved hj?lp af simuleringer. Det, der simuleres, er altid en model, dvs. en matematisk beskrivelse af, hvordan atomerne og molekylerne p?virker hinanden i v?sken. De l?ngste simuleringer, vi s?tter i gang, ville tage mere end 4 ?r at gennemf?re p? en normal computer. P? vores supercomputer tager den samme opgave 4 m?neder.
Materialet giver jer mulighed for at lave simuleringer direkte p? RUC’s supercomputer med dens enorme regnekraft, som ellers kun bliver brugt af forskere og studerende i Fysik p? RUC. Vi kigger p? idealgasser og idealgasloven og under hvilke omst?ndigheder, idealgasser er en god tiln?rmelse til virkeligheden. Derudover ser vi p?, hvordan man modellerer mange atomers interaktioner og dynamik med molecular dynamics, og hvad forskerne konkret simulerer p? RUC.
Materialet er udviklet i samarbejde mellem forskere fra RUC og l?rere fra STX og HTX s?ledes, at det er den nyeste forskning, der ligger til grund - og s? det passer ind i l?replanen for fysik. Du kan finde andre undervisningespakker i Roskilde Universitets tilbud til gymnasier.
Pakkens indhold
Relevant i faget
Fysik
Emneomr?der
Computersimulering og databehandling ? Tilstandsformer ? Ideal-gas loven ? ?delgasser ? Faser og faseovergange ? Model/virkelighed ? Makroskopiske egenskaber ved stof
Download hele undervisningspakken
Se de enkelte dele af pakken, hver for sig ...
-
P? Roskilde Universitet arbejder fysikeren Thomas Schr?der og hans kollegaer med at forst?, hvordan stoffer opf?rer
sig p? atomart niveau.Thomas forklarer om, hvordan han bruger supercomputeren i sin forskning.Filmen er 6 minutter lang og oplagt som central indf?ring til at arbejde med materialet. Filmen giver en forklaring p?, hvorfor fysikere p? RUC har bygget en af Danmarks hurtigste supercomputere, og hvordan I har mulighed for selv at lave simuleringer p? computeren. Den giver desuden indblik i forskernes verden og er med til at give et fagligt grundlag til opgavel?sningen.
-
Artiklen giver et dybere indblik i, hvordan fysikforskere p? RUC arbejder med simulering i arbejdet med at fors?, hvordan stoffer opf?rer sig p? atomart niveau. Materialet er skrevet af RUC-forskere til brug i gymnasieskolen. Materialet kan bruges b?de som lektie og til uddybende sp?rgsm?l.
-
I opgaves?ttet f?r I mulighed for at arbejde med ?delgasser og forholde jer til idealgasloven. I f?r selv mulighed for at lave simuleringer p? RUC’s supercomputer, som ellers kun bruges af forskere og studerende p? RUC.
Opgaves?ttet l?ses bedst, n?r man har set filmen og l?st artiklen.
Du kan ogs? g? direkte til simulering af ?delgas via hjemmesiden her: euclid.ruc.dk/gas
Vejledning til simulering af ?delgas:
- Indtast antal atomer af He, Ne, Ar, Kr, Xe og Ra. For at holde simuleringstiden rimelig kort b?r I ikke v?lge meget mere end ca. tusind atomer i alt. (GPUerne kan ellers klare op til et par millioner).
- Indtast en densitet som antal atomer per kubik-nanometer, baseret p?, hvad I har regnet i ?velsen ovenfor.
- Indtast en start-temperatur og en slut-temperatur. Der k?res 10 simuleringer i alt, ved 10 temperaturer fra start til sluttemperaturen. Simuleringen starter altid med den h?jeste temperatur og k?les derefter til den laveste temperatur.
- Navngiv jeres simulering.
- Klik p? “Send til simulering”. Simuleringen sendes nu til supercomputeren p? RUC.
- Linket ”G? til resultatsiden”, f?rer jer over til den side, hvor resultaterne fra simuleringen bliver lagt op, n?r de er klar. Hele processen tager et par minutter, og tingene bliver vist i takt med, at data kommer fra supercomputeren. Det kan v?re n?dvendig at trykke refresh/reload p? din browser.
Simuleringen starter med den h?jeste temperatur og k?les s? ned i 10 trin. Resultaterne best?r af:
- En lille video af b?de den f?rste og den sidste simulering (ved hhv. den h?jeste og den laveste temperatur).
- En figur, hvor man ser trykket som funktion af temperaturen.
De relevante filer vises ved toppen og kan downloades: Videoerne som .mp4 filer, data for trykket som .dat fil og figuren som en .png fil. De parametre, I har brugt, findes i filen simuleringsparametre.txt. De kan ogs? v?re smarte at gemme som note p? ops?tningen.
- Indtast antal atomer af He, Ne, Ar, Kr, Xe og Ra. For at holde simuleringstiden rimelig kort b?r I ikke v?lge meget mere end ca. tusind atomer i alt. (GPUerne kan ellers klare op til et par millioner).
-
Ved Nat-dag p? RUC kan I klassevis tilmelde jer opl?gget: ”tt备用网址 er en glas?” og h?re forskeren fort?lle om forskningen i tilstandsformer. Opl?gget er oplagt som en intro til et forl?b om tilstandsformer og faseovergange og giver desuden et indblik i forskernes verden, og hvordan der arbejdes med fysik i virkeligheden.
-
N?r I har arbejdet med undervisningspakken ”Simulering af gasser og v?sker?” har I klassevis mulighed for at bes?ge RUC og afslutte forl?bet med en workshop sammen med forskerne p? RUC.
I f?r lov til at lave simuleringer og arbejde p? den supercomputer, forskerne bruger til tunge beregninger. Gennem workshoppen opn?s en forst?else af, hvad der sker ved faseovergange, p? atomart niveau - og man f?r ogs? indblik i og afpr?ver isomorf teorien, der er en teori for v?skers opf?rsel, der er udviklet p? Roskilde Universitet.
-
Rasmus er kandidat fysik og matematik og arbejder som quant i Danske Bank. I sit job bruger Rasmus matematiske modeller til at beregne risici p? finansielle transaktioner; alts? de kontrakter, som banken har med deres kunder. Til brug til karrierel?ring kan I p? ruc.dk/karriereprofiler finde flere film og historier om kandidater fra RUC, som fort?ller om deres arbejdsliv, og om hvordan de har brugt deres uddannelse.
-
Indholdsfortegnelse og en samlet beskrivelse af brugen af materialet, samt forslag til supplerende materialer: artikler, film eller podcast. Informationer om tilmelding kan ses under de enkelte elementer. Har du input eller kommentarer til indhold, eller kunne du t?nke dig at indg? i samarbejdet om udvikling af kommende pakker, kontakt da projektleder Dorthe Vedel p? mail: vedel@ruc.dk.
?velse til din SRP/SOP
Skriver du med Fysik som det ene fag, har har du mulighed for at tilmelde dig denne ?velse.
Se ogs? alle de andre SRP/SOP ?velser p? RUC, og l?s om tilmelding:
tt备用网址 kan man blive med fysik?
Karriereprofil Rasmus Godiksen
Kandidat i Fysik + Matematik
Quant hos Danske Bank
"P? RUC der studerer man ikke i traditionel forstand. Der finder man et problem, der skal l?ses, og s? finder man ud af at tilegne sig de kompetencer og den viden, som skal til for at l?se det."
Karriereprofil Ditte Gundermann
Kandidat i Fysik
Senior Engineer hos Hempel A/S
"Som fysiker er det klart at den faglige udfordring altid vil v?gte h?jt – men jeg kunne faktisk ikke forestille mig at
arbejde med noget, som ikke gjorde en reel forskel ude i den virkelige verden. Det er ogs? noget jeg har med fra RUC."
Karriereprofil Bitten Plesner
Kandidat i Fysik + Kemi
Industry Technology Specialist i Novozymes
"Valgmulighederne p? RUC gjorde det muligt for mig at snuse til lidt af det hele, inden det endelige valg fandt sted – og det gjorde det s? meget nemmere at tr?ffe det helt rigtige valg!"
Karriereprofil Mikkel Hartmann Hansen
Kandidat i Fysik + Matematik
Lead Data Scientist hos VITAL BEATS
"Min rolle er at navigere mellem programm?rer og professorer – og jeg skal vide, hvorn?r der skal dykkes l?ngere ned i projektets detaljer – og hvorn?r vi skal blive oppe i overfladen. Den opgave falder mig helt naturlig fordi jeg kommer fra RUC."
Roskilde Universitet
L?s p? Roskilde Universitet
Roskilde Universitets uddannelser hvor du blandt meget andet kan arbejde med computersimulering eller materialefysik.
Tilbud til gymnasier
Undervisningspakken 'Simulering af gasser og v?sker' er en del af en r?kke tilbud, som Roskilde Universitet stiller til r?dighed for gymnasieuddannelser.