FISICA STATISTICA

Insegnamento
FISICA STATISTICA
Insegnamento in inglese
STATISTICAL PHYSICS
Settore disciplinare
FIS/02
Corso di studi di riferimento
FISICA
Tipo corso di studio
Laurea Magistrale
Crediti
7.0
Ripartizione oraria
Ore Attività Frontale: 49.0
Anno accademico
2018/2019
Anno di erogazione
2018/2019
Anno di corso
1
Lingua
ITALIANO
Percorso
NANOTECNOLOGIE, FISICA DELLA MATERIA E APPLICATA
Docente responsabile dell'erogazione
MARTINA Luigi
Sede
Lecce

Descrizione dell'insegnamento

Meccanica Statistica 

Premesse e Richiami di Meccanica Statistica. Solidi. Gas non ideale. Fluttuazioni termodinamiche . Equilibrio delle fasi. Modelli Risolubili. Teoria del Trasporto

 

Conoscenze e comprensione. Possedere un appropriato spettro di conoscenze sullo sviluppo dei metodi statistici in Fisica, con particolare accento  alle applicazioni quantistiche, ai fenomeni di transizione delle fasi e alle fluttuazioni statistiche. Conoscenza delle condizioni per lo studio dei sistemi al di fuori dell’equilibrio e dei sistemi esattamente risolubili. 

Capacità  di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di analizzare e risolvere problemi di moderata difficoltà nell’ambito della fisica statistica classica e quantistica e di formulare la modellizzazione per problemi più complessi.

Autonomia di giudizio. La conoscenza diretta  di modelli e metodi progressivamente più  astratti e generali nell’ambito della Fisica Statistica, porterà  lo studente a riconoscerne la presenza, l’efficacia esplicativa e i limiti nell’ accadimento dei fenomeni, nonché predisporre strumenti e metodi appropriati alla loro analisi. 

Abilità  comunicative. Il corso sarà  teso a far apprendere allo studente lo specifico  linguaggio  descrittivo e modellistico  dei sistemi fisici macroscopici.  

Capacità  di apprendimento.  Il corso costituirà  una base per un approfondimento autonomo di argomenti più avanzati,  concernenti la meccanica statistica quantistica  e la teoria dei campi quantistici. 

 

Lezioni frontali con esercitazioni

Prova scritta con risoluzione di esercizi. Prova orale a complemento. La prova scritta è  intesa superata con 15/30. Lo  studente che alla prova scritta abbia ottenuto un voto superiore o uguale a 20/30 può  chiedere che esso gli venga registrato come voto dell'esame.

 

1  Premesse e Richiami di Meccanica Statistica.

 Distribuzione di Gibbs, Distribuzione di Boltzmann, Distribuzione di Fermi-Dirac, Distribuzione di Bose-Einstein.

 Gas di Fermi e di Bose in non equilibrio, Gas elettronico degenere, Gas di Fermi e di Bose di particelle elementari
2  Solidi 

Solidi a basse temperature, Solidi ad alte temperature, Formula di interpolazione di Debye. Dilatazione termica dei solidi.  

3  Gas non ideale. Formula di Van der Waals. Termodinamica del plasma classico.

4  Fluttuazioni termodinamiche
Fluttuazioni delle grandezze termodinamiche. T e V variabili indipendenti, S e P variabili indipendenti. P e V variabili indipendenti. T e S variabili indipendenti. Fluttuazione del numero di particelle.  Fluttuazioni di un gas perfetto.  Formula di Poisson. Funzioni di correlazione in sistemi di bassa dimensionali. Cristalli liquidi e loro fluttuazioni. 

5  Equilibrio delle fasi. 

Transizione di fase del I ordine. Punto critico. Transizione di fase ghiaccio-acqua. Transizione Vapore-Liquido.   Transizione di fase del II ordine. Parametro d’ordine.  Influenza dei campi esterni. Cambio di Simmetria. Fluttuazioni del parametro d’ordine. Operatori hamiltoniani efficaci. Indici critici. Invarianza di scala. Punti critici. Teoria delle fluttuazioni attorno al punto critico.

6 Modelli Risolubili 

Equivalenza del modello di Ising con altri modelli. Gas su reticolo. Lega binaria. Liquido su reticolo .  Modello di Ising unidimensionale. Assenza di magnetizzazione spontanea in una dimensione. Esistenza di magnetizzazione spontanea in due dimensioni. Modello di Ising bidimensionale.  Onde di Spin. 

7 Teoria del Trasporto

Teoria di Boltzmann classica.  Collisioni in sistemi quantistici.  Teorema H di Boltzmann. Soluzioni di equilibrio. Trasporto in prossimità dell’equilibrio.  Teoria della risposta lineare. Teorema della Fluttuazione-Dissipazione. Cenni all’equazione di Boltzmann quantistica. Applicazioni alla teoria dei liquidi.

 

1) R.K. Pathria , P. D. Beale, "Statistical Mechanics", 3a ed. , Butterworth-Heinemann Elsevier, Amsterdam (2011).

1) L. D. Landau, E.M. Lifshitz: “Fisica Statistica”, Mir, Mosca (1978)

2) K. Huang: Introduction to Statistical Physics”, Taylor & Francis, London (2001)

3) C. M. Van Vliet:” Equilibrium and Non-equilibrium Statistical Mechanics”, World Scientific, Singapore (2008)

 

Semestre
Primo Semestre (dal 15/10/2018 al 25/01/2019)

Tipo esame
Obbligatorio

Valutazione
Orale - Voto Finale

Orario dell'insegnamento
https://easyroom.unisalento.it/Orario

Mutuato in
FISICA STATISTICA (LM38)

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