Física Estatística
Código
3919
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
João Paulo Lança Pinto Casquilho
Horas semanais
4
Total de horas
60
Língua de ensino
Português
Objectivos
Este é um curso de graduação em física estatística. As leis da termodinâmica são derivadas a partir da mecânica clássica ou quântica, das leis da estatística e de dois "postulados" característicos da física estatística . Isso leva a uma compreensão mais profunda da natureza estatística das leis da termodinâmica. Outro objectivo importante do curso é aplicar os métodos da física estatística para uma ampla gama de problemas interessantes.:
Paramagnetismo (e Ferromagnetismo)
Leis do gás ideal
Electrões nos sólidos (estatística de Fermi-Dirac)
Radiação do corpo negro (estatística de Bose-Einstein)
Supercondutividade e Superfluidez
Pré-requisitos
Mecânica, Termodinâmica.
Análise Matemática I e II,
Conteúdo
Capítulo I - Passeio aleatório Probabilidades: definições elementares. Variáveis aleatórias e funções de distribuição . Passeio aleatório simples. Passeio aleatório geral
Capítulo II – Termodinâmica Revisão
Capítulo III- Sistema microcanónico– Sistem isolado, definições: micros estados e macros estados, entropia. Postulados fundamentais. Definição da entropia, da temperatura, da pressão e do potencial químico. Aplicações
Capítulo IV- Sistema canónico– Sistema em contacto com um termostato. Função de partição. Cálculo das grandezas da termodinâmica clássica. Aplicações
Capítulo V- Gás ideal clássico– Quantificação dos estados de uma partícula. Função de partição para uma partícula. Contagem dos estados . Estatística de Maxwell-Boltzman. Termodinâmica do gás ideal clássico. Critério de validade do regime clássico. Aplicações
Capítulo VI- Sistema macro-canónico– Sistema em contacto com um termostato e um reservatório de partículas. Grande função de partição. Caso das partículas independentes. Estaísitica de Fermi-Dirac e de Bose.Condensação de Bose Einstein. Aplicações. Gás de Fermiões Electrões nos metais. Modelo de Sommerfeld. Calor específico. Magnetização
Capítulo VII – Movimento Browniano. Difusão.
Bibliografia
Casquilho, J.P e Cortez Teixeira P.I.., Introdução à Física Estatística, IST Press, Coleção Ensino da Ciência e da Tecnologia (2011)
Apontamentos manuscritos do Prof. Bonfait
Mandl, Statistical Physics, 2nd edition (Wyley, 1988)
Higher level: Reif, F., Statistical and Thermal Physics (McGraw-Hill, 1985).
Método de ensino
Exposição da matéria "teórica" e resolução de exercícios de aplicação durante o resto da aula. Os primeiros exercícios são muito "básicos" de maneira a esclarecer e estabilizar os conceitos denidos durante a exposição téorica.
Durante estas duas partes, perguntas são feitas para sondar e corrigir a compreensão que os alunos têm de alguns fenómenos.
Método de avaliação
Frequência: 2/3 das aulas
- 3 testes (1h) no inicio das aulas. Média igual ou superior a 10 valores para aprovação.
- Recurso. Nota igual ou superior a 10 valores para aprovação.