Università degli Studi di Perugia

Insegnamento MECCANICA STATISTICA

Nome del corso Fisica
Codice insegnamento 55A00003
Curriculum Fisica della materia
Docente responsabile Maria Cristina Diamantini
Docenti
  • Maria Cristina Diamantini
Ore
  • 42 Ore - Maria Cristina Diamantini
CFU 6
Regolamento Coorte 2019
Erogato Erogato nel 2020/21
Erogato altro regolamento
Attività Affine/integrativa
Ambito Attività formative affini o integrative
Settore FIS/02
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento Opzionale (Optional)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento Italiano
Contenuti
Richiami di Termodinamica.
Teoria delle transizioni di fase.
Teoria cinetica dei gas.
Meccanica statistica classica.
Radiazione di corpo nero e problemi con la statistica classica.
Statistica quantistica.
Gas di Fermi e gas di Bose.
Testi di riferimento
1)"Statitistical Mechanics" , K. Huang
2)"Fisica Statistica", L.D. Landau e E.M. Lifsits
3)"Statistical mechanics", R. K. Pathria
4)"Statistical mechanics", R. Kubo
Obiettivi formativi
Acquisizione degli elementi base della statistica classica e quantistica. Capacita' di calcolare le funzioni di partizione di sistemi classici e quantistici e di ricavare da esse le proprieta' termodinamice dei vari sistemi.
Prerequisiti
Conoscenze di termodinamica e meccanica quantistica.
Metodi didattici
Lezioni frontali
Altre informazioni
Nessuna
Modalità di verifica dell'apprendimento Svolgimento di esercizi in classe per verificare l'apprendimento.
L'esame consiste in una prova scritta. Se superata con un minimo di 18/30 si può' accedere alla prova orale. Il voto sarà' la media dei due voti.
Programma esteso
1) Richiami di Termodinamica:
Principio zero e definizione di temperatura. Primo principio ed energia interna. Macchine
termiche e frigoriferi. Macchina di Carnot. Secondo Principio. Teorema di
Carnot.Temperatura termodinamica. Entropia. Potenziali termodinamici. Entalpia,
energia libera (Helmholtz), entalpia libera (Gibbs), gran potenziale. Potenziale chimico.
Relazioni di Maxwell. Stabilità dell' equilibrio termodinamico. Equazione di Clausius-
Clapeyron. Cenni sulla classificazione delle transizioni di fase. Terzo principio.
2) Teoria Cinetica dei Gas:
Microstati e macrostati. Insieme statistico di microstati di Gibbs. Funzione densità nello
spazio delle fasi. Medie di insieme. Teorema di Liouville. La gerarchia di Bogolubov -
Born- Green - Kirkwood - Yvon (BBGKY). Equazione di Boltzmann. Conseguenze
dell'equazione di Boltzmann; la distribuzione di equilibrio, equazione di stato dei gas
perfetti, teorema "H". Distribuzione di Maxwell Boltzmann; metodo della distribuzione oiu' probabile.
3) Meccanica Statistica Classica:
Insieme microcanonico: Funzione densità di probabilità (PDF) ed entropia termodinamica. Teorema di equipartizione.
Teorema del viriale. Gas ideale. Oscillatori armonici classici. . Paradosso di Gibbs e sua soluzione. Insieme canonico: PDF
e funzione di partizione. Equivalenza tra valore medio e valore piu' probabile. Termodinamica e gas ideale. Insieme
grancanonico: PDF e funzione di gran partizione. Termodinamica
e gas ideale.
4) Meccanica Statistica Quantistica:
Microstati e macrostati quantistici. Insieme di microstati. Matrice densità. Medie di
insieme. Postulato delle fasi random. Postulato delle uguali probabilità a priori. Teorema
di Liouville. Insieme microcanonico. Terzo principio della termodinamica. Insieme
canonico. Insieme grancanonico. Matrici densità per particella libera e oscillatori
armonici in una dimensione. Particelle identiche: bosoni e fermioni. Matrici densità in
rappresentazione delle coordinate per bosoni e fermioni liberi.
Insieme grancanonico: termodinamica di gas quantistici di bosoni e fermioni. Gas di
Fermi degenere. Energia, temperatura e pressione di Fermi. Gas di bosoni degenere.
Termodinamica. Condensazione di Bose-Einstein. He4 superfluido: descrizione fenomenologica.