Undervisningspakke - Simulering af gasser og væsker

På Roskilde Universitet arbejder fysikeren Thomas Schröder og hans kollegaer med at forstå, hvordan stoffer opfører
sig på atomart niveau.Thomas forklarer om, hvordan han bruger supercomputeren i sin forskning.

Filmen er 6 minutter lang og oplagt som central indføring til at arbejde med materialet. Filmen giver en forklaring på, hvorfor fysikere på RUC har bygget en af Danmarks hurtigste supercomputere, og hvordan I har mulighed for selv at lave simuleringer på computeren. Den giver desuden indblik i forskernes verden og er med til at give et fagligt grundlag til opgaveløsningen.

Artiklen giver et dybere indblik i, hvordan fysikforskere på RUC arbejder med simulering i arbejdet med at forså, hvordan stoffer opfører sig på atomart niveau. Materialet er skrevet af RUC-forskere til brug i gymnasieskolen. Materialet kan bruges både som lektie og til uddybende spørgsmål.

I opgavesættet får I mulighed for at arbejde med ædelgasser og forholde jer til idealgasloven. I får selv mulighed for at lave simuleringer på RUC’s supercomputer, som ellers kun bruges af forskere og studerende på RUC.

Opgavesættet løses bedst, når man har set filmen og læst artiklen.

Du kan også gå direkte til simulering af ædelgas via hjemmesiden her: euclid.ruc.dk/gas

Vejledning til simulering af ædelgas:

1. Indtast antal atomer af He, Ne, Ar, Kr, Xe og Ra. For at holde simuleringstiden rimelig kort bør I ikke vælge meget mere end ca. tusind atomer i alt. (GPUerne kan ellers klare op til et par millioner).
    
2. Indtast en densitet som antal atomer per kubik-nanometer, baseret på, hvad I har regnet i øvelsen ovenfor.
    
3. Indtast en start-temperatur og en slut-temperatur. Der køres 10 simuleringer i alt, ved 10 temperaturer fra start til sluttemperaturen. Simuleringen starter altid med den højeste temperatur og køles derefter til den laveste temperatur.
    
4. Navngiv jeres simulering.
    
5. Klik på “Send til simulering”. Simuleringen sendes nu til supercomputeren på RUC.
    
6. Linket ”Gå til resultatsiden”, fører jer over til den side, hvor resultaterne fra simuleringen bliver lagt op, når de er klar. Hele processen tager et par minutter, og tingene bliver vist i takt med, at data kommer fra supercomputeren. Det kan være nødvendig at trykke refresh/reload på din browser.
   
   Simuleringen starter med den højeste temperatur og køles så ned i 10 trin. Resultaterne består af:
   - En lille video af både den første og den sidste simulering (ved hhv. den højeste 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 også være smarte at gemme som note på opsætningen.

Ved Nat-dag på RUC kan I klassevis tilmelde jer oplægget: ”Hvad er en glas?” og høre forskeren fortælle om forskningen i tilstandsformer. Oplægget er oplagt som en intro til et forløb om tilstandsformer og faseovergange og giver desuden et indblik i forskernes verden, og hvordan der arbejdes med fysik i virkeligheden.

Når I har arbejdet med undervisningspakken ”Simulering af gasser og væsker?” har I klassevis mulighed for at besøge RUC og afslutte forløbet med en workshop sammen med forskerne på RUC.

I får lov til at lave simuleringer og arbejde på den supercomputer, forskerne bruger til tunge beregninger. Gennem workshoppen opnås en forståelse af, hvad der sker ved faseovergange, på atomart niveau - og man får også indblik i og afprøver isomorf teorien, der er en teori for væskers opførsel, der er udviklet på 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 på finansielle transaktioner; altså de kontrakter, som banken har med deres kunder. Til brug til karrierelæring kan I på ruc.dk/karriereprofiler finde flere film og historier om kandidater fra RUC, som fortæller 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 tænke dig at indgå i samarbejdet om udvikling af kommende pakker, kontakt da projektleder Dorthe Vedel på mail: vedel@ruc.dk.