FÍSICA ESTADÍSTICA

Tipus d'assignatura: obligatòria

Crèdits: 7,5 (teoria: 4,5; problemes: 3)

Departament responsable: Estructura i Constituents de la Matèria

Semestre: 6è

OBJECTIUS DOCENTS

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; il·lustrar aquestes idees mitjançant aplicacions a sistemes ideals (sense interacció).

CONTINGUTS

1. FONAMENTS DE LA FÍSICA ESTADÍSTICA

Introducció i objectius de la física estadística. Conceptes bàsics i definicions. Repàs de termodinàmica i teoria de la probabilitat.

2. LA COL·LECTIVITAT MICROCANÒNICA

Postulat d'equiprobabilitat a priori. La col·lectivitat microcanònica. Entropia i temperatura.

3. LA COL·LECTIVITAT CANÒNICA

Equilibri tèrmic. La col·lectivitat canònica. Energia lliure de Helmholtz i altres magnituds termodinàmiques. Fluctuacions de l'energia. Teorema d'equipartició de l'energia. Límit clàssic i estadística de Maxwell-Boltzmann.

4. LA COL·LECTIVITAT MACROCANÒNICA

Equilibri químic. La col·lectivitat macrocanònica. Termodinàmica de la col·lectivitat. Fluctuacions de l'energia i del nombre de partícules. Equivalència entre col·lectivitats. Aplicacions: equilibri sòlid-vapor i reaccions químiques.

5. MECÀNICA ESTADÍSTICA QUÀNTICA

Partícules idèntiques, spin i condicions de simetria. Formulació quàntica de la teoria de col·lectivitats. Estadística de Bose-Einstein. Estadística de Fermi-Dirac. Límit clàssic.

6. APLICACIONS DE L'ESTADÍSTICA DE MAXWELL-BOLTZMANN

Gas ideal i paradoxa de Gibbs. Vibracions en sòlids cristal·lins: models d'Einstein i Debye. Gas de molècules poliatòmiques.

7. APLICACIONS DE L'ESTADÍSTICA DE BOSE-EINSTEIN

Radiació electromagnètica i gas de fotons. Llei de la radiació de Planck. Gas ideal de bosons amb massa.

8. APLICACIONS DE L'ESTADÍSTICA DE FERMI-DIRAC

Gas d'electrons lliures en els metalls. Altres aplicacions.

BIBLIOGRAFIA BÀSICA

1. HUANG, K. Statistical mechanics. Nova York: John Wiley & Sons, 1987.

2. PATHRIA, R. K. Statistical mechanics. 2a ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1996.

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 Documental de Investigación, 2000.

7. BREY, J. J.; RUBIA PACHECO, J. de la; RUBIA SÁNCHEZ, J. de la. Mecánica estadística. Madrid: Ediciones de la UNED, 2001.

8. ORTÍN, J.; SANCHO, J. M. Curs de física estadística. Barcelona: Edicions de la UB, 2001.

9. KUBO, R. Statistical mechanics. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1967.

10. FERNÁNDEZ TEJERO, C.; RODRÍGUEZ PARRONDO, J. M. 100 problemas de física estadística. Madrid: Alianza Editorial, 1996.

CRITERIS I FORMES D'AVALUACIÓ

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