física estadística - ecm.ub.estoni/intro.pdffísica estadística. curs 2013-2014. antoni planes,...

Física Estadística. Curs 2013-2014. Antoni Planes, Departament d’Estructura i Constituents de la Matèria.

Departament d’Estructura i Constituents de la Matèria Universitat de Barcelona

Física EstadísticaProfessors:Teoria: Antoni PlanesProblemes: Lluís Mañosa

(http://www.ecm.ub.es/~toni)


FÍSICA ESTADÍSTICA

Tipus d‘assignatura: obligatòriaCrèdits: 6 [4.5 teoria (39 h); 1.5 problemes (13 h)] Departament responsable:Física FonamentalCoordinador: Conrad Pérez

OBJECTIUS DOCENTS

Pretenem introduir els conceptes i mètodes de la física estadística, tant de la clàssica com de la quàntica, basant-nos en la teoria de col·lectivitats: microcanònica, canònica i macrocanònica; també volem il·lustrar aquestes idees mitjançant aplicacions a sistemes ideals (sense interacció).

CRITERIS I FORMES D'AVALUACIÓ

Es farà un examen final escrit que constarà de problemes i qüestions curtes. La participació a laclasse contribuirà en la qualificació final.


Programa1. INTRODUCCIÓ A LA FÍSICA ESTADÍSTICAPerspectiva històrica. Objectius de la Física Estadística. Conceptes bàsics i definicions

2. LA COL·LECTIVITAT MICROCANÒNICAPostulat d'equiprobabilitat a priori. La col·lectivitat microcanònica. Entropia i temperatura. Extensivitat. Gas ideal clàssic. Paradoxa de Gibbs.

3. LA COL·LECTIVITAT CANÒNICADerivació de la col·lectivitat canònica. Funció de partició, energia lliure de Helmholtz i altres magnituds termodinàmiques. Fluctuacions de l’energia i equivalència entre col·lectivitats. Teorema d’equipartició de l’energia.

4. APLICACIONS DE LA COL·LECTIVITAT CANÀONICAGas de molècules diatòmiques. Vibracions en sòlids cristal·lins: moldels d’Einstein i Debye i cadena lineal d’oscil·ladors. Paramagnetisme. Altres aplicacions.

5. LA COL·LECTIVITAT GRANCANÒNICADerivació de la col·lectivitat grancanònica. Magnituds termodinàmiques. Fluctuacions del nombre de partícules i equivalència entre col·lectivitats. Aplicació a l’equilibri sòlid-vapor.

6. MECÀNICA ESTADÍSTICA QUÀNTICAPartícules idèntiques i connexió spin i-estadística. Estats mescla i matriu densitat. Formulació quàntica de la teoria de col·lectivitats. Estadístiques de Bose-Einstein i de Fermi-Dirac. Límit clàssic i estadística de Maxwell-Boltzmann.

7. GASOS IDEALS QUÀNTICSGas ideal de fermions. Límit fonamental degenerat. Energia de Fermi. Gas ideal de bosons amb massa. Límit fortament degenerat. Gasos quàntics feblement degenerats.

8. APLICACIONS DE L’ESTADÍSTICA DE BOSE-EINSTEINCondensació de Bose-Einstein. Radiació del cos negre i gas de fotons. Ones elàtiques i gas de fonons. Altres exemples.

9. APLICACIONS DE L'ESTADÍSTICA DE FERMI-DIRACGas d'electrons de conducció. Nanes blanques. Altres exemples.


Referències bàsica

1. HUANG, K. Statistical mechanics. Nova York: John Wiley & Sons, 1987.2. PATHRIA, R. K. Statistical mechanics. 2a ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1996.2’ PATHRIA, R. K., BEALE, P. D. Statistical mechanics, third edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2011.

Altres referències

3. MCQUARRIE, D. A. Statistical mechanics. Nova York: Harper and Row, 1976.4. HILL, T. L. Introducción a la termodinámica estadística. Madrid: Paraninfo, 1970.5. CHANDLER, D. Introduction to modern statistical mechanics. Oxford: Oxford University Press, 1987.6. FERNÁNDEZ TEJERO, C.; BAUS, M. Física estadística del equilibrio. Madrid: Aula Doc.de Inv., 2000.7. ORTÍN, J.; SANCHO, J. M. Curs de física estadística. Barcelona: Edicions de la UB, 2001.

Llibres de problemes

8. KUBO, R. Statistical mechanics. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1967.9. FERNÁNDEZ TEJERO, C.; RODRÍGUEZ PARRONDO, J. M. 100 problemas de física estadística. Madrid: AlianzaEditorial, 1996.

Bibliografia


Introducció a la Física Estadística


Perspectiva històrica

Gibbs

Maxwell

Einstein

Bose

Fermi

Dirac

Debye

Boltzmann

Clausius

Planck


Què volem entendre?

física estadística - ecm.ub.estoni/intro.pdffísica estadística. curs 2013-2014. antoni planes,...

Documents