Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Sıvı Hal Fiziğine GirişFIZ453035300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüSeckin Günay
Dersi Veren(ler)Seckin Günay
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilerin sıvıların yapısını ve davranışlarını teorik modeller aracılığıyla inceleyerek bu maddelerin bilim ve teknolojideki önemini kavramaktır. Derste, iyonik sıvılar, moleküler sıvılar ve yumuşak maddeler gibi farklı sıvı türlerinin özelliklerini ve uygulama alanlarını öğrenmeleri sağlanmaktadır. Ayrıca, sıvılar üzerinde yapılan teorik ve bilgisayar tabanlı hesaplamaların deneysel sonuçlarla karşılaştırılması, öğrencilerin modelleme ve analiz becerilerini geliştirmektedir. İstatistiksel yöntemlerin sıvıların incelenmesinde nasıl kullanıldığının anlaşılması, nicel analiz yetkinliğini artırmak amacıyla ele alınmaktadır. Ders kapsamında, sıvıların endüstriyel ve teknolojik süreçlerdeki kullanımlarının incelenmesi, öğrencilerin güncel uygulamalar hakkında bilgi sahibi olmalarını sağlamaktadır. Bu sayede, öğrenciler hem temel bilimsel prensipleri hem de pratik mühendislik yaklaşımlarını bir arada değerlendirebilmektedir.
Dersin İçeriğiSıvı halin nitel özellikleri; atomlar arası etkileşimler; istatistik mekanik; sıvıların statik özellikleri: termodinamik ve yapı; korelasyon fonksiyonları; dağılım fonksiyonu teorileri; moleküler dinamik; Monte-Carlo yöntemi; zamana bağlı korelasyon fonksiyonları; iyonik sıvılar; moleküler sıvılar; yumuşak madde; dengede olmayan moleküler dinamik; ödev ve öğrenci sunumları.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • 1. Hansen, J. P. ve MacDonald, I. R. Basit Sıvılar Teorisi: Yumuşak Maddeye Uygulamalarla. Dördüncü baskı, Academic Press, London, 2013.
  • 2. Allen, M. P. ve Tildesley, D. J. Sıvıların Bilgisayar Simülasyonu. İkinci baskı, Oxford University Press, Oxford, 2017.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Bilimin ve teknolojinin önemli yapı taşlarından biri olan sıvıların yapısını açıklayabileceklerdir.
  2. İyonik sıvı, moleküler sıvı ve yumuşak maddeleri tanımlayabileceklerdir.
  3. Sıvılarla yapılan kuramsal ve bilgisayar hesaplarıyla bulunan sonuçları deneysel değerlerle karşılaştırabileceklerdir.
  4. İstatistik hesaplamaların sıvılarda kullanılma yöntemlerini ifade edebileceklerdir.
  5. Sıvıların teknolojideki kullanım alanlarını açıklayabileceklerdir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Sıvı Halin Özellikleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Doğadaki sıvılara ilişkin basit örnekleme yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Sıvı kavramının fizikte ve diğer disiplinlerde kullanım alanıyla ilgili tartışmanın yapılması.1. Sıvılarla ilgili genel bilgilerin okunması Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 1.1.
2Konu Anlatımı: Sıvı Halin Özellikleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Atomlar arası etkileşmelerle ilgili uygulamaların yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Atomlar arası etkileşmeler üzerine tartışmaların yapılması ve deneysel yöntemler üzerine konuşma.1. Moleküller arası kuvvetler ve model potansiyelleri içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 1.2, Ders Kitabı 2, Bölüm 1.5. 2. Deneysel yöntemlerin öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 1.
3Konu Anlatımı: İstatistik Mekanik. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Zaman ortalaması ve topluluk ortalaması üzerine basit uygulamaların yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Zaman ortalaması ve topluluk ortalamasının tartışılması.1. Zaman ortalaması ve topluluk ortalaması bilgilerin hatırlanması. Topluluk çeşitleri ve topluluklar arası geçiş konusunun işlenmesi. Termodinamik ortlama, dalgalanmalar ve düzeltme ifadelerinin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 2, Ders Kitabı 2, Bölüm 2.
4Konu Anlatımı: Sıvıların Statik Özellikleri: Termodinamik ve Yapı. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Sıvılardaki statik özelliklerle ilgili uygulama yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Korelasyon fonksiyon uygulamalarının tartışılması1. Sıvı ve katılarla ilgili ön bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 3. 2. Yoğunluk fonksiyonel kuramı ile ilgili konuları içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 2, Bölüm 3.
5Konu Anlatımı: Sıvıların Statik Özellikleri: Termodinamik ve Yapı. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Korelasyon fonksiyon yorumunun yapılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Korelasyon fonksiyon uygulamalarının tartışılması.1. Korelasyon fonksiyon kavramına ilişkin ön bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 3. 2. Durum denklemi ile ilgili konuları içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 2, Bölüm 3.
6Konu Anlatımı: Dağılım Fonksiyonu Teorileri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Dağılım Fonksiyonu üzerine bir uygulamanın yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Statik yapı faktörü üzerine tartışmanın yapılması.1. Statik yapı faktörü ve özelliklerinin önceden okunulması ve öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 4. 2. İntegral denklemleri konusunun önceden okunulması ve öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 4.
7Konu Anlatımı: Dağılım Fonksiyonu Teorileri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): İntegral denklemleri üzerine hesaplamanın yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Percus-Yevick Denkleminin ve anlamının tartışılması. Katı küre ve ortalama küre yaklaşımının tartışılması.1. İntegral denklemleri ile ilişkin ön bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 4. 2. Percus-Yevick denklemini içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 4.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Moleküler Dinamik. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Newton denklemi kullanılarak sonlu fark yöntemi ile hesaplamaların yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Newton denklemi ve toplulukların öneminin tartışılması.1. Newton yasaları ile ilgili bilgilerin hatırlanması. Sonlu fark yönteminin uyglanması ile ilgili kısmın okunması Kaynaklar: Ders Kitabı 2, Bölüm 3.1, 3.2. 2. Moleküler dinamik toplulukları içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 2, Bölüm 3.8-, 3.10.
10Konu Anlatımı: Monte-Carlo Yöntemi. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Monte-Carlo integrasyonu üzerine uygulamanın yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Monte-Carlo Yönteminin ve olasılık konusunun tartışılması.1. Monte-Carlo integrasyonu çözümlerine ilişkin ön bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 2, Bölüm 4.1, 4.2. 2. Metropolis yöntemi, izotermal ve izobarik Monte-Carlo konularını içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 2, Bölüm 4.4, 4.5.
11Konu Anlatımı: Zamana Bağlı Korelasyon Fonksiyonları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Korelasyon Fonksiyonu kavramının uygulamasının yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Korelasyon Fonksiyonu kullanılan disiplin içi ve disiplinlerarası uygulamalarına ilişkin tartışmanın yapılması.1. Zamana Bağlı Korelasyon Fonksiyonları ön bilgilerin hatırlanması. Brown hareketi üzerine simülasyonların izlenmesi. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 7.1. 2. Hız oto korelasyon ve difüzyon konularını içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 7.2
12Konu Anlatımı: İyonik Sıvılar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): İyonik Sıvılar sınıfları ve modelleri üzerine uygulama yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): İyonik Sıvılar ve örnekleri üzerine tartışmaların yapılması.1. İyonik sıvılar ve erimiş tuzlar konuları üzerine kısımların okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 10. 2. Sıvılar ve hız oto korelasyon konusu üzerine genel bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 10.
13Konu Anlatımı: Moleküler Sıvılar. Sınıf-içi Uygulama: (5 dk) Moleküler sıvılar ve yapılarının anlaşılmasında kullanılan fonksiyonların belirlenmesi. Sınıf-içi Tartışma: (5 dk.) Moleküler sıvıların kullanıldığı deneysel çalışmaların ve uygulandığı disiplinlerarası alanların tartışmasının yapılması.1. Dağılım fonksiyonu kavramına ilişkin ön bilgilerin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 11.1. 2. Moleküler çift dağılım fonksiyonu, korelasyon fonksiyonu ve açılımları ile ilgili konuları içeren bölümlerin okunması. Kaynak: Ders Kitabı 1, Bölüm 11.1-11.3.
14Konu Anlatımı: Yumuşak Madde. Sınıf-içi Uygulama: (5 dk) Yumuşak Madde ve polimerler üzerine uygulamaların yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma: (5 dk.) Yumuşak madde kavramı üzerine tartışmaların yapılması. Ödev(30 dk.) Öğrencinin seçtiği konularda ödevlerin toplanması ve rasgele seçilen bir veya iki öğrencinin sunum yapması1. Polimerler üzerine ön bilgilerin hatırlanması. Ders Kitabı 1, Bölüm 12 2. Tanecikli yapı ve etkin etkileşme konularını içeren bölümlerin okunması. Ders Kitabı 1, Bölüm 12.1. 3. Kolloid konularını içeren bölümlerin okunması. Ders Kitabı 1, Bölüm 12.4. 4. Ödev: Sıvı hal üzerine, dönem başından beri işlenen konular arasından. Kaynak: Ders Kitabı 1, Ders Kitabı 2.
15Konu Anlatımı: Dengede Olmayan Moleküler Dinamik. Sınıf-içi Uygulama: (5 dk) Transport özellikler üzerine uygulamaların yaptırılması. Sınıf-içi Tartışma: (5 dk.) Homojen olmayan sistemler, sınırlı bir sistem de akış ve dengede olmayan sistemler üzerine tartışmaların yapılması.1. Difüzyon, viskozite , termal iletkenlik üzerine ön bilgilerin hatırlanması. Ders Kitabı 2, Bölüm 11.3. 2. Dengede olmayan sistemler konularını içeren bölümlerin okunması. Ders Kitabı 2, Bölüm 11. 3. Homojen olmayan sistemler konularını içeren bölümlerin okunması. Ders Kitabı 2, Bölüm 11.4.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği12
Ödev128
Sunum/Jüri
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması144
Derse Özgü Staj
Ödev110
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği11
Projeler
Sunum / Seminer
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)117
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)118
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok