Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
---|---|---|---|
2500097 Física | OT | 4 | 1 |
No hi ha prerequisits oficials. Tot i això, se suposa que l’estudiant ha adquirit els coneixements impartits a l'assignatura de Termodinàmica i Mecànica Estadística, especialment els conceptes i mètodes de la teoria de col·lectivitats, i coneixements bàsics de mecànica quàntica i electromagnetisme.
• L’objectiu general de l’assignatura és presentar diferents mètodes de la Física estadística i mostrar un ampli ventall d'aplicacions. Es dona a l’estudiant una visió interdisciplinària de la Física Estadística, amb aplicacions des de partícules elementals a astrofísica, passant per la física de materials, i a àmbits més enllà de la física, com sistemes biològics i sistemes socials.
• Objectius específics:
1) Conèixer la teoria de Col·lectivitats i ser capaç d’aplicar-la a l’estudi de sistemes ideals i interactius, incloent transicions de fase i fenòmens crítics
2) Conèixer la teoria de Processos estocàstics i ser capaç d’aplicar-la a casos senzills
3) Conèixer la teoria Cinètica elemental de processos de transport i ser capaç d’aplicar-la a gasos diluïts i gasos quàntics
4) Conèixer mètodes de simulació per a l'anàlisi de sistemes complexos: Montecarlo (Metropolis), dinàmica Browniana, dinàmica de Langevin...
1. Processos estocàstics
1.1 Introducció. Moviment Brownià.
1.2 Camí aleatori.
1.3 Equació de Langevin.
1.4 Equació de Fokker-Planck
1.5 Motors brownians.
2. Resum de Mecànica Estadística
2.1 Col·lectivitats. Postulats
2.2 Col·lectivitat microcanónica
2.3 Col·lectivitat canònica.
2.4 Espectres d'energia discrets i continus
2.5 Límits clàssic i quàntic. Longitud d'ona tèrmica
2.6 Estadística de Maxwell-Boltzmann
2.7 Teorema d'equipartició de l'energia
3. Gas ideal de molècules diatòmiques
3.1 El problema de les calors específiques dels gasos
3.2 Graus de llibertat interns
3.3 Contribució de cada grau de llibertat a la capacitat calorífica
3.4 Molècules poliatòmiques
4. Sistemes magnètics
4.1 Sistemes d'espín 1/2
4.2 Paramagnetisme quàntic
4.3 Paramagnetisme clàssic
5. Sistemes biològics
5.1 Desnaturalització de l'ADN
5.2 Membranes biològiques
5.3 Corba de saturació de la mioglobina. Isoterma de Langmuir
6. Sistemes amb interacció
6.1 Sòlids, líquids, gasos
6.2 Sistemes magnètics. Transició ferro-paramagnètica
6.3 Model de Weiss
6.4 Model de Landau
6.5 Model d'Ising
6.6 Punts crítics. Universalitat
6.7 Mètode de Montecarlo. Algorisme de Metropolis
7. Gas ideal quàntic
7.1 Partícules distingibles i indistingibles
7.2 Microestats en mecànica Estadística Quàntica
7.3 Càlcul de la funció de partició macrocanónica en un gas ideal
7.4 Estadístiques quàntiques: estadístiques de Bose-Einstein i de Fermi-Dirac
7.5 Gasos ideals de bosons i de fermions
8. Gasos ideals de bosones i fermions
8.1 Gas de bosons.
Fotons. Radiació del cos negre
Fonons. Capacitat calorífica de la xarxa cristal·lina
Condensació de Bose-Einstein
8.2 Gas de fermions.
Capacitat calorífica dels electrons
Pressió de degeneració dels fermions
9. Teoria cinètica elemental de gasos
9.1. Gas diluït en equilibri (repàs)
9.2. Coeficients de transport
Conductivitat tèrmica de la xarxa cristal·lina i dels electrons
El professor explicarà el contingut del temari amb el suport de material audiovisual que estarà a disposició dels estudiants al Campus Virtual de l’assignatura amb antelació al inici de cadascun dels temes del curs. És recomanable que els estudiants disposin a l'aula del material publicat al CV per tal de poder seguir les classes amb més comoditat. Es combinarà l’ús de transparències amb desenvolupaments a la pissarra. Es tractarà d’impulsar la participació dels estudiants durant les classes. El professor resoldrà alguns casos pràctics per tal d’exemplificar la teoria.
El professor resoldrà problemes seleccionats del llistat que trobaran al Campus Virtual. En dates prèviament establertes, els estudiants en grups de 3 alumnes lliuraran problemes resolts (un sol lliurament per grup).
Algunes sessions es dedicaran a l'ús d'eines de simulació. Els alumnes faran alguns codis senzills i analitzaran els resultats de la simulació.
Si un grup considera que un participant no hi treballa de forma raonablement equitativa, el pot expulsar del grup.
Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|
Tipus: Dirigides | |||
Classes de problemes | 16 | 0,64 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 37 |
Classes de teoria | 33 | 1,32 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 37 |
Tipus: Supervisades | |||
Preparació de les activitats per entregar | 10 | 0,4 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 |
Tipus: Autònomes | |||
Estudi i treball autònom | 57 | 2,28 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 |
Treball en grup | 25 | 1 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 36, 37 |
1. Avaluació en grup. El treball en grup consistirà en la resolució de problemes seleccionats (en grups de 3 alumnes) i algunes simulacions numèriques (en grups de 2 alumnes). La qualificació obtinguda en aquesta avaluació en grup representa el 25% de la nota final (individual) de l’assignatura.
2. Avaluació individual: en aquesta part s’avalua individualment els coneixements científico-tècnics de la matèria assolits per l’alumne, així com la seva capacitat d’anàlisi, síntesi i de raonament crític. Consistirà en:
Exàmens parcials: 75%.
Examen de recuperació: 75%. Inclou tot el temari del curs (no cada parcial per separat).
Important: Per fer mitja amb l'altra 25% de la nota, s'ha de treure als exàmens una mitja superior o igual a 4 sobre 10.
Recuperació: per optar a l'examen de recuperació l'estudiant s'ha d'haver presentat als dos exàmens parcials.
Els alumnes que vulguin pujar nota poden anar a l'examen de recuperació. Si la nota que traieu a l'examen de recuperació és fins a 1.5 punts inferior a la nota mitja dels parcials, guardem la nota mitja dels parcials (tret que traieu menys de 4). Si creieu que no pujareu la nota, podeu no entregar.
No avaluable: S'obtindrà la qualificació de No Avaluable si l'alumne no es presenta a cap examen.
Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
---|---|---|---|---|
Examen de recuperació | 75% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35, 37 |
Lliurament de problemes i treballs | 25% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 |
Proves parcials | 75% | 6 | 0,24 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35, 37 |
Bàsica
- R.K. Pathria, Statistical Mechanics, (3rd Ed), Academic Press, 2011.
- K. Huang, Introduction to statistical physics,Boca Raton, CRC Press, 2001
- F. Reif, Física estadística. Barcelona, Reverté, 1969
- J. Ortín, J.M. Sancho, Curso de Física Estadística, Barcelona, Publicacions i Edicions de la Universitat de Barcelona, cop. 2006
Complementaria
- D. A. McQuarrie, Statistical Mechanics. University Science Books, cop. 2000.
- D.J. Amit and Y. Verbin, Statistical Physics: An introductory course. Singapore, World Scientific, 1995.
- D. Chandler, Introduction to Modern Statistical mechanics. Oxford, New York, 1987
- C. Fernandez, J.M. Rodríguez Parrondo, 100 problemas de Física Estadística, Madrid, Alianza, 1996
- R. Kubo. Statistical Mechanics: an advanced course with problems and solutions. Amsterdam, North-Holland, 1990.
- K.A. Dill and S. Bromberg. Molecular driving forces: Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics, and Nanoscience. Garland Science; 2nd edition, 2010.
Enllaços web i articles especialitzats
Els trobareu alCampus Virtual de l'assignatura