Fysica van de gecondenseerde materie

Ga naar: navigatie, zoeken

Algemene informatie

Fysica van de gecondenseerde materie wordt gegeven sinds academiejaar 2014-2015 en omvat de oude vakken Fysica van fluïda en Vaste-stoffysica. Het vak wordt gedoceerd door prof. Wübbenhorst (zachte materie), prof. Lettinga (zachte materie) en prof. Van Haesendonck (harde materie).

Info over het examen

Het examen is deels mondeling, deels schriftelijk. Er zijn drie vragen over elk deel: drie van prof. Van Haesendonck, twee van prof. Wübbenhorst en één van prof. Lettinga. Elke prof neemt apart een mondeling examen af. Voor het volledige examen is vier uur voorzien.

Harde materie

Het deel van harde materie is open boek, maar enkel het handboek mag gebruikt worden. Je mag geen slides, notities of uitgewerkte oefeningen meenemen. Prof. Van Haesendonck stelt drie vragen, waarvan twee theorievragen en één oefening. De eerste theorievraag is mondeling met schriftelijke voorbereiding, de tweede is schriftelijk. Zorg er zeker voor dat je relevante dingen in je boek kent voordat je naar het mondeling gaat, want prof. Van Haesendonck stelt vrij veel bijvragen. Als je ergens vastzit of iets niet meer weet, zal hij je zeker wel helpen.

Zachte materie

Het deel over zachte materie is volledig gesloten boek. Je moet dus zowel het handboek als de slides vanbuiten kennen. De vragen van prof. Wübbenhorst zijn puur theorie. Hij vraagt echter geen zware afleidingen. Indien hij een afleiding vraagt, moet je die in grote lijnen kunnen schetsen. Wat belangrijk is, is dat je figuren en grafieken uit het handboek en de slides kan tekenen en/of herkennen. Hij stelt ook graag kleine bijvraagjes naar details. De vraag van prof. Lettinga bestaat uit verschillende delen en is meer een inzichtsvraag. Als je ergens vastzit, zal hij je zeker helpen.

Examens

Academiejaar 2019-2020

25 juni 2020

Harde materie

  1. Leg het Umklapp proces uit? Welke variabele worden door deze processen allemaal beïnvloed. Leg uit.
  2. oef 6 van hoofdstuk 8 uit kittel global edition groen (nieuw handboek)

Zachte materie

  1. Glasovergang (Wubbenhorst)
    • Leg aan de hand van een V(T)-diagram de volgende begrippen uit: glastemperatuur, smelttemperatuur, Kauzzmanntemperatuur,ij volume
    • Vergelijk de vrije volume theorie met de Adams–Gibbs theorie. Wat zijn de karaktriserende temperatuursafhankelijke parameters in de activatie-energie in beide gevallen?
    • Leid de WLF-vergelijking óf de VFT-vergelijking uit een van de eerder vernoemde theorieën.
  2. Polymeren (Wubbenhorst)
    • Leg de begrippen Plateaumodulus, relaxatietijd, ...(nog begrippen in verband met polimeren maar vergeten) uit en beschrijf het verband.
    • Hoe verbind de maxwell relatie deze begrippen.
  1. Gel (Pavlik)
    • Leg de parameter uit van deze relatie voor gellen N - [f(z-1)]^n.
    • Leg uit waarom bovenstaande relatie ook kan gebruikt worden om het corona virus te beschrijven.
    • Bij het maken van een gel met silicium oxide mislukt het process en er vormen zich deeltje van 50 nm en 50 micrometer. Zijn het colloïde?

15 juni 2020

Harde materie

  1. Wat kan je afleiden uit de fractie van de geleidingselektronen die deelnemen aan de overgang van warmtecapacitiet van een supergeleider en welke dingen kan je er nog uit leren?
  2. oef 2 en 4 van hoofdstuk 6 uit kittel global edition groen (nieuw handboek)

Zachte materie

  1. Glasovergang (Wubbenhorst)
    • Leg aan de hand van een V(T)-diagram de volgende begrippen uit: glastemperatuur, smelttemperatuur, Kauzzmanntemperatuur,ij volume
    • Vergelijk de vrije volume theorie met de Adams–Gibbs theorie. Wat zijn de karaktriserende temperatuursafhankelijke parameters in de activatie-energie in beide gevallen?
    • Leid de WLF-vergelijking óf de VFT-vergelijking uit een van de eerder vernoemde theorieën.
  2. Vloeibare kristallen (Wubbenhorst)
    • Geef buiten isotroop en kristal drie andere staten van ordening van een vloeibaar kristal en vergelijk hun ordening met die van een isotrope vloeistof en een kristal.
    • Schets het verloop van de ordeparameter in functie van de temperatuur voor een thermoscoop nematisch kristal
    • Maak een analoge grafiek voor een lyotroop kristal
  3. Colloïden (Pavlik)
    • Leg uit (met formules of woorden) hoe de overgang tussen bolvormige, wormvormige micellen en een lipide dubbellaag plaatsvindt als de lengte van de staart l is, het volume v, de oppervlakte van de kop a is.
    • Leg deze random formule uit (was blijkbaar iets van de peristentielengte)
    • Een lipide dubbellaag kan een vessicle vormen. Neem er een van 1 µm gevuld met eiwitten (dichtheid 1.3 g/cm^3) en een van 100 µm gevuld met water. Beiden lijken nauwelijks te sedimenteren. Zijn het colloïden?

Academiejaar 2017-2018

18 juni 2018

Examen 18 juni 2018

Academiejaar 2016-2017

19 juni 2017 (VM)

Zachte materie

  1. Glasovergang (3/10)
    • Beschrijf het vrije volume model voor onderkoelde vloeistoffen.
    • Leid hieruit de WLF en VFT vergelijking af.
    • Leg uit wat de shiftfactor is, en hoe we hiermee een mastercurve kunnen opstellen.
  1. Polymeerfysica (3/10)
    • Beshrijf de molgewichtsafhankelijkheid van de viscositeit voor lage en heel hoge molgewichten; Leg reptatie uit.
    • Waarvan hangt de plateaumodulus van een polymeersmelt af? Leg de link met viscoelasticiteit.
  1. Soft matter in nature (4/10)

Er is een foto van rode bloedcellen (RBCs) gegeven, die duidelijk stapels vormen. Deze stapels worden ook 'rouleaux' genoemd. RBCs zullen rouleaux vormen indien er geen stroming is.

    • Kunnen we een RBC beschouwen als een colloïd? En een rouleaux?
    • Men denkt dat rouleaux gevormd worden door de vorming van bruggen tussen de verschillende RBCs. We weten dat er een laag eiwitten en polysacharides op het oppervlak van een RBC zitten. Leg uit welke interacties voor de vorming van bruggen kunnen zorgen en welke interacties ze zullen tegenwerken.
    • Een ander model voor de vorming van rouleaux maakt gebruik van depletie-interacties om de attractieve kracht te verklaren. De osmotische kracht is gegeven als
      F = P_osm V_dep en de formule voor V_dep is ook gegeven. Interpreteer deze formule. Ze is opgesteld voor bolvormige colloïdale deeltjes, maar RBCs zijn geen bollen, maar schijfjes. Zal de depletie-interactie voor RBCs daarom sterker of minder sterk worden dan voor bollen?
    • Gegeven is een grafiek met de viscositeit van bloed als functie van de shear rate (er was duidelijk shear thinning te zien, red.). Interpreteer de curve en geef een mogelijke microstructurele verklaring.

Harde materie

  1. Waarom moet men voor het bepalen van dispersierelaties van fononen in de ganse eerste Brillouin zone gebruik maken van neutron scattering in plaats van de veel eenvoudigere elektromagnetische scattering (meer specifiek: waarom kunnen we geen x-stralen of zichtbaar licht gebruiken?). Bijvraag: hoe bepalen we dispersierelaties met behulp van scattering, hoe kunnen we een bundel neutronen genereren om aan neutron scattering te doen, en hoe zorgen we ervoor dat die bundel de juiste snelheid heeft?
  2. Een kristal met volume V bevat N primitieve cellen. De basis bevat 2 atomen met elk 2 valentie-elektronen. Wat is de warmtecapaciteit per eenheid volume voor lage temperaturen? Wat is de warmetecapaciteit per eenheid volume bij kamertemperatuur, waar men mag aannemen dat de klassieke limiet geldt voor de fononen? Verklaar je antwoord.
  3. Bereken de kinetische energie van een vrije elektronengas op het absolute nulpunt. Bereken daarmee hoe de druk van dat elektronengas afhangt van het volume. Bereken ook de bulk modulus ervan. (dit is oefening 2 van hoofdstuk 6 uit het handboek van Kittel, red.)