Università degli studi dell'Insubria

STATISTICAL PHYSICS I

A.A. di erogazione 2017/2018

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2017/2018)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISICA DELLA MATERIA (FIS/03)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
60
Dettaglio ore: 
Lezione (60 ore)

L’obiettivo e’ quello di fornite una conoscenza dettagliata dei principi della meccanica statistica di equilibrio classica e quantistica, descrivere metodi di approssimazione, e fornire una descrizione dettagliata dei principali fenomeni connessi ai gas perfetti quantistici. Ci si attende che lo studente maturi una comprensione quantitativa, e sia in grado di affrontare esercizi e approfondimenti in tale ambito.

Prerequisiti: 

Conoscenza di nozioni termodinamiche elementari, meccanica classica e quantistica, elementi di probabilita’.

Termodinamica. [10h]
Stati di equilibrio, descrizione termodinamica, funzioni di stato, legge zero. Primo principio. Equazione di stato di un gas perfetto. Funzioni di risposta. Secondo principio (Clausius), teorema di Carnot e entropia. Relazioni tra funzioni di risposta. Stabilita' degli stati di equilibrio, potenziali termodinamici e loro proprieta' di convessita'. Relazioni di Maxwell. Terza legge. Descrizione termodinamica delle transizioni di fase. Curva di coesistenza ed equazione di Clausius Clapeyron. Equazione di stato di Van der Waals, punto critico e legge degli stati corrispondenti. Costruzione di Maxwell. Esponenti critici e loro valore per il caso di Van der Waals. Teorie di Landau, valutazione di esponenti critici.
Basi della meccanica statistica. [22h]
Fondamenti della meccanica statistica classica, insiemi di Gibbs. Formalismo microcanonico. Il gas ideale. Paradosso di Gibbs e fattore di Boltzmann. Teorema di equipartizione. Passaggio alla formulazione canonica. Equivalenza di insiemi. Modello per l'equazione di Van der Waals. Insieme gran canonico ed equivalenza coll'insieme canonico. Adsorbimento, isoterma di Langmuir. Esistenza del limite termodinamico per potenziali alla Van Hove. Espansione in cluster e viriale. Secondo coefficiente del viriale per potenziali semplici, confronto col risultato di Van der Waals. Matrici densita' in meccanica quantistica, sistemi di particelle identiche, insiemi di Gibbs quantistici. Limite classico della funzione di partizione quantistica.
Gas perfetti quantistici. [16h]
Gas di Bose: reticolo cristallino in approssimazione di Debye, calore specifico a basse ed alte temperature. Condensazione di Bose-Einstein: popolazione dello stato di minima energia, interpretazione come transizione di fase del prim'ordine. Gas di Fermi degenere, energia di Fermi e potenziale critico, calore specifico a basse temperature. Paramagnetismo di Pauli e diamagnetismo di Landau.

Il corso consiste di lezioni frontali.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

La verifica finale consiste in una prova orale, dove lo studente deve trattare in maniera quantitativa gli argomenti proposti, sottolineando gli aspetti fisicamente più significativi.

K. Huang, Statistical Mechanics; M. Kardar, Statistical Physics of Particles ; L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Statistical Physics, Part 1; L.E. Reichl, A Modern Course in Statistical Physics .

Lo studente può trovare informazioni dettagliate sul corso alla mia pagina web http://www.dfm.uninsubria.it/artuso/Roberto_web_page/Teaching.html, tra cui trascrizioni pdf e registrazione delle lezioni.

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: FISICA MEDICA
Anno di corso: 1
Curriculum: FISICA GENERALE
Anno di corso: 1
Curriculum: OTTICA
Anno di corso: 1
Curriculum: ASTROFISICA

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE