A.A. 2013-14 Corso di Laurea in Fisica L30 Termodinamica ed elementi di meccanica statistica Codice SCC0108 Vincenzo G. Benza CFU SSD Lezioni Esercitazioni Laboratorio (ore) (ore) (ore) 7 FIS/0 7 56 [inserire voce: es. attività di campo; seminari; uscite;…] (ore) Anno II Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi Integrazione delle conoscenze di meccanica, elettromagnetismo e meccanica quantistica elementare entro il quadro della termodinamica statistica, presentata come modello di teoria generale, cioe' indipendente dalla natura specifica delle interazioni .Capacita' di affrontare problemi che richiedono la conoscenza di piu' aree della fisica.Apertura all'utilizzo dell'approccio statistico ad altre discipline . Controllo delle diverse fasi della soluzione di un problema: stima degli ordini di grandezza, formalizzazione, approccio perturbativo, approccio variazionale, verifica della soluzione. Prerequisiti Meccanica hamiltoniana,elettromagnetismo,elementi di meccanica quantistica Contenuti e programma del corso Teoria cinetica dei gas perfetti;postulati di Maxwell Conduzione del calore; legge di Fourier Equazione di difffusione Equipartizione e integrale gaussiano Calore specifico dei gas Calore specifico dei solidi ad alta temperatura Primo principio Ciclo di Carnot Teorema di Carnot Entropia Secondo principio Entropia di mixing Formulazione assiomatica della termodinamica Postulato dell'entropia Forze generalizzate Temperatura,pressione,potenziale chimico Equazione fondamentale ed equazione di stato Schema dell'energia Equilibrio per fissato valore di una forza generalizzata Potenziali termodinamici e trasformazioni di Legendre Lingua italiano Relazioni di Maxwell Coefficienti di espansione e compressibilita' Relazioni tra i coefficienti termici Energia libera di Helmoltz e di Gibbs Equazione di Eulero e relazione di Gibbs-Duhem Coesistenza di fase ed equazione di Clapeyron Energia libera di Gibbs ad una transizione di fase di prima specie Espansione di Joule-Thomson Random walk in D=1 in presenza di una forza deterministica Equazione di Fokker-Planck e sua soluzione di equilibrio Sistema di spin paramagnetici:entropia, temperature negative Polimero in D=2 e forza entropica Introduzione alla meccanica statistica insieme microcanonico Conteggio dei microstati e misura sullo spazio delle fasi Paradosso di Gibbs ed entropia del gas perfetto Entropia di Shannon e formula di Gibbs Lunghezza d'onda termica Insieme canonico Funzione di partizione ed energia libera di Helmholtz Fluttuazioni in energia Oscillatori armonici Modello di Ising in D=1 Insiemi generalizzati Funzioni di correlazione per le osservabili Insieme macrocanonico Funzione di partizione gran canonica Distribuzione di Bose Modelli di Einstein e di Debye dei solidi Calore specifico dei solidi a bassa temperatura Spettro del corpo nero Distribuzione di Fermi Calore specifico degli elettroni nei conduttori Tipologia delle attività didattiche Lezioni frontali suddivise in teoria e soluzione di problemi. Testi e materiale didattico S.Rosati: “Fisica Generale I” C.E.Ambrosiana L.Peliti: “Appunti di meccanica statistica” Bollati Boringhieri H.B.Callen: “Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics” Wiley M.Le Bellac,F.Mortessagne,G.George Batrouni : “Equilibrium and Non-Equilibrium Statistical Thermodynamics” Cambridge U.Press Modalità di verifica dell’apprendimento Durante il corso vengono assegnati due compiti (contenenti 5 problemi ciascuno) da svolgersi a casa in una settimana. L'esame finale e' scritto e ricopre l'intero programma. I giudizi dei due compiti a casa pesano per il 40% del voto finale, che, se accettato, viene registrato. Se lo studente ritiene che il voto non corrisponda alla sua preparazione, puo' migliorare sottoponendosi ad una prova orale sulla parte finale del corso. Orario di ricevimento martedi'-giovedi' h.11-13 Calendario delle attività didattiche Collegamento ipertestuale alla pagina degli orari e sedi del CdS Appelli d'esame Collegamento ipertestuale alla bacheca appelli