G1031330 - Mecánica Estatística (Física Especializada) - Curso 2013/2014
Información
- Créditos ECTS
- Créditos ECTS: 4.50
- Total: 4.5
- Horas ECTS
- Clase Expositiva: 18.00
- Clase Interactiva Seminario: 18.00
- Horas de Titorías: 2.25
- Total: 38.25
Outros Datos
- Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
- Departamentos: Física da Materia Condensada
- Áreas: Física da Materia Condensada
- Centro: Facultade de Física
- Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
- Docencia e Matrícula: null
Profesores
| Nome | Coordinador |
|---|---|
| Gallego Del Hoyo, Luis Javier. | SI |
| MENDEZ MORALES, TRINIDAD. | NON |
Horarios
| Nome | Tipo Grupo | Tipo Docencia | Horario Clase | Horario exames |
|---|---|---|---|---|
| Grupo /CLE_01 | Ordinario | Clase Expositiva | SI | SI |
| Grupo /CLE_02 | Horarios | Clase Expositiva | SI | NON |
| Grupo /CLIS_01 | Ordinario | Clase Interactiva Seminario | SI | NON |
| Grupo /CLIS_02 | Ordinario | Clase Interactiva Seminario | SI | NON |
| Grupo /TI-ECTS01 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS02 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS03 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS04 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS05 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
Programa
Existen programas da materia para os seguintes idiomas:
Obxectivos da materia
A Mecánica Estatística proporciona aos alumnos as ferramentas necesarias para poder analizar as propiedades de sistemas macroscópicos mediante unha combinación adecuada das leis da mecánica, que describen o comportamento das "partículas" de que están constituídos, e métodos estatísticos. A Mecánica Estatística permite, ademais, unha interpretación das leis fundamentais da Termodinámica, como é o Principio de Aumento de Entropía. O programa da asignatura consta de dous partes: a primeira está dedicada á Mecánica Estatística Clásica, onde se describe o "método de Gibbs", introdúcense diversas colectividades que permiten describir o comportamento de sistemas en distintas condicións termodinámicas e estúdanse diferentes aplicacións da teoría; na segunda descríbese a metodoloxía propia da Mecánica Estatística Cuántica, estúdanse as propiedades dos gases ideais cuánticos (estatísticas de Bose-Einstein e de Fermi-Dirac) e analízase o comportamento de diversos sistemas de interese (gas de electróns, gas de bosons, gas de fotóns, etc).
Contidos
1. INTRODUCCION. Límite de validez da descrición clásica. Macroestados e microestados. Método de Gibbs. Densidade de probabilidade no espazo das fases. Ecuación de Liouville. Postulados básicos da Mecánica Estatística. Postulado de igualdade de probabilidades a priori Equilibrio estatístico.
2. COLECTIVIDADE MICROCANÓNICA. Volume fásico. Sistemas normais. Definición estatística de entropía. Carácter aditivo. Entropía e probabilidade. Gas monoatómico ideal. Paradoja de Gibbs. Definición correcta de entropía.
3. COLECTIVIDADE CANÓNICA. Densidade de probabilidade. Fluctuacións de enerxía. Equivalencia entre as colectividades microcanónica e canónica. Función de partición. Conexión coa Termodinámica. Aplicacións da colectividade canónica. Teorema de equipartición da enerxía.
4. COLECTIVIDADE GRAN CANÓNICA. Densidade de probabilidade. Función de partición xeneralizada. Conexión entre a colectividade gran canónica e a Termodinámica. Fluctuacións de densidade. Equivalencia entre as colectividades canónica e gran canónica.
5. MECÁNICA ESTATÍSTICA CUÁNTICA. Descrición cuántica dos estados dunha partícula. Partículas idénticas. Bosóns e fermións. Colectividades en Mecánica Estatística Cuántica. Función de partición dun gas ideal cuántico. Estatísticas de Fermi-Dirac e de Bose-Einstein. Límite clásico. Estatística de Maxwell-Boltzmann. Gas ideal monoatómico no límite clásico.
6. APLICACIÓNS DA MECÁNICA ESTATÍSTICA CUÁNTICA. Gas de electróns. Gas de Bosóns. Condensación de Bose-Einstein. Gas de fotóns. Estudo estatístico da radiación. Calores específicas dos sólidos.
Bibliografía básica e complementaria
J. DE LA RUBIA, J. BREY, Mecánica Estadística. Cuadernos UNED (Madrid, 2001).
K. HUANG, Statistical Mechanics, Wiley (New York, 1963).
B. DIU, C. GUTHMANN, D. LEDERER, B. ROULET. Introduction à la Physique Statistique, Hermann (París, 1989).
R. C. TOLMAN. Principles of Statistical Mechanics. Oxford University Press (Oxford, 1938)
F. W. SEARS, G. L. SALINGER, Termodinámica, teoría cinética y Mecánica Estadística. Reverté (Barcelona, 1980).
H. B. CALLEN, Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, Wiley (New York, 1985).
F. REIF, Física Estadística, Berkeley Physics Course, vol. 5, Reverté (Barcelona, 1983).
D. CHANDLER, Introduction to Modern Statistical Mechanics, Oxford University Press (New York, 1987).
J. ORTÍN, J. M. SANCHO, Curso de Física Estadística, Universitat de Barcelona (Barcelona, 2001).
J. L. CASTILLO y P. L. GARCIA YBARRA. Introducción a la Estadística Mediante Problemas. Sanz y Torres (Madrid, 1994).
C. FERNÁNDEZ TEJERO, J. M. RODRÍGUEZ PARRONDO, 100 problemas de Física Estadística, Alianza Editorial (Madrid, 1996).
R. KUBO, Statistical Mechanics. North-Holland (Amsterdam, 1974).
L. D. LANDAU, E. M. LIFSHITZ Física Estadística. Vol.5 Curso de física teórica. Reverté (Barcelona, 1988).
K. HUANG Introduction to Statistical Physics. Taylor and Francis (New York, 2001).
Competencias
No desenvolvemento desta disciplina, suponse que o alumno coñece as materias impartidas con anterioridade no Grao en Física, en particular, a Termodinámica, a Mecánica Clásica e rudimentos da Mecánica Cuántica. Ao finalizar o curso, o alumno deberá coñecer as bases conceptuais da Mecánica Estatística, os seus aspectos metodológicos xerais e algunhas das súas aplicacións máis relevantes.
Metodoloxía da ensinanza
Nesta materia impartiranse tanto clases teóricas como seminarios de problemas prácticos, mantendo unha proporcionalidade 1:1 entre ambas.
Sistema de evaluación
Para a cualificación teranse en conta tanto o traballo que os alumnos realicen ao longo do curso na resolución dos problemas que periódicamente propóranselles para discutir nas clases de seminario, como o exame final. Este exame constará de dous partes ben diferenciadas: teoría e problemas. Ambas partes cualificaranse separadamente e a puntuación será unha media ponderada de ambas cualificacións. A cualificación de "non presentado" outorgarase conforme ás disposicións da normativa sobre a permanencia nas titulacións de Grao e Máster vixente na Universidade de Santiago.
Tempo de estudo e traballo persoal
Estímase que son necesarias dúas horas de traballo persoal do alumno por cada hora de clase teórica e unha hora de traballo por cada hora de clase práctica.
Recomendacións para o estudo da materia
Asistencia ás clases. Intentar resolver os exercicios prácticos que se propoñan ao longo do curso. Consultar a bibliografía recomendada.