Física Estatística

Objectivos

Um dos objectivos desta disciplina será de reconstruir a termodinâmica clássica, definindo, em particular, de maneira rigorosa, a entropia e a temperatura. Isto será possivel utilizando as leis bem conhecidas e rigorosas da mecânica clássica ou quântica ao nível micrioscópico, de resultados da Estatística e de dois "postulados" característicos da física estatística. Esta "reconstrução" leva a uma compreensão mais profunda da natureza estatística das leis da termodinâmica. Uma vez obtido este objetivo, as ferramentas desenvolvidas serão utilizadas para examinar uma ampla gama de problemas interessantes e "simples":
Paramagnetismo (e Ferromagnetismo)
Leis do gás ideal
Electrões nos sólidos (estatística de Fermi-Dirac)
Radiação d corpo negro (estatística de Bose-Einstein)
Supercondutividade e Superfluidez

Caracterização geral

Código

3919

Créditos

6.0

Professor responsável

Gregoire Marie Jean Bonfait

Horas

Semanais - 4

Totais - 56

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Mecânica, Termodinâmica.

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" durante 45 min. Tudo (ou quase) no quadro sem pwp

Exercícios de aplicação durante o resto da aula. Os primeiros exercícios são muito "básicos" de maneira a esclarecer e estabilizar os conceitos definidos durante a exposição téorica.

 Durante estas duas partes, perguntas são feitas para sondar e aprofundar a compreensão que os alunos têm de alguns fenómenos.

Método de avaliação

Frequência: 2/3 das aulas
- 2 testes (1,5 h) Nota final: média das 2 notas .
- Recurso

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.

Capítulo VII – Gás de Fermiões Electrões nos metais. Modelo de Sommerfeld. Calor específico. Magnetização

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: