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Guido GOLDONI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Termodinamica statistica
Fisica (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Apprendere i principi di base della fisica statistica.
Apprendere i principali metodi formali per affrontare semplici problemi di fisica statistica.
Apprendere un linguaggio specifico appropriato e un formalismo matematico corretto.
Prerequisiti
Conoscenze elementari di teoria degli errori, conoscenze di base di analisi matematica, meccanica classica e termodinamica, acquisite nei corsi del primo biennio.
Programma del corso
Introduzione alla termostatistica [1 ECTS]
Limite termodinamico e distribuzioni di probabilità
Descrizione statistica dei sistemi a molte particelle
Gli ensemble statistici
Teoria cinetica [1 ECTS]
Distribuzione di Maxwell-Boltzmann
Viscosita', diffusione del calore, autodiffusione
Equazione del calore
Termodinamica analitica [1 ECTS]
I principi della termodinamica
I potenziali e le relazioni termodinamiche
Fluttuazioni e stabilita'
Sistemi termodinamici diversi dai fluidi
Entropia di Gibbs
Entropia della informazione
Ensamble canonico [1 ECTS]
Teorema di equipartizione
La funzione di partizione
Paramagnetismo
Gas ideale
Ensamble grande canonico [1 ECTS]
Grande funzione di partizione
Statistiche quantistiche
Il gas di particelle di Fermi
Condensazione di Bose-Einstein
Gas di fotoni e distribuzione di Planck
Applicazioni avanzate [1 ECTS]
Le transizioni di fase
Equazione di Van der Waals
Modello di Ising e soluzione di campo medio
Termodinamica fuori dall'equilibrio
La valutazione del profitto avviene tramite una prova orale.
Metodi didattici
Lezioni frontali sui metodi formali, svolgimento di esempi notevoli, risoluzione di problemi.
Le lezioni frontali verranno erogate a distanza, possibilmente in modalità sincrona, a causa della situazione sanitaria. Le esercitazioni verranno svolte, eventualmente gruppi, in presenza.
Tutte le attività, in presenza o a distanza, saranno videoregistrate e messe a disposizione sulla piattaforma moodle.unimore.it.
Per gli studenti lavoratori: coloro che non possono frequentare regolarmente per motivi di lavoro sono pregati di comunicarlo al docente per definire attività di supporto specifiche.
Orario di ricevimento, in presenza o a distanza : su appuntamento richiesto via e-mail
Testi di riferimento
Stephen J. Blundell and Katherine M. Blundell "Concepts in Thermal Physics" (second edition) Oxford University Press (2009)
Verifica dell'apprendimento
Di norma l'apprendimento viene verificato attraverso una prova scritta ed una prova orale.
La prova scritta consiste nella soluzione di problemi con i metodi tipici della disciplina, della durata di 2-3 ore. Nella valutazione viene tenuta in considerazione, oltre alla correttezza dei risultati ottenuti, la revisione critica dei risultati ottenuti. Il superamento della prova scritta da accesso alla prova orale. La prova scritta si intende superata con un punteggio uguale o superiore a 18/30.
La prova orale consiste nella discussione di alcuni dei temi affrontati nel corso. Nella valutazione vengono tenuti in considerazione la competenza, la capacità critica, il corretto uso del linguaggio disciplinare. La valutazione finale è unica e tiene conto del livello complessivo di apprendimento raggiunto dai candidati.
Le prove potrebbero essere svolte in presenza o a distanza, assicurando le opportune condizioni di obiettività della valutazoine, secondo l'evoluzione della situazione di emergenza sanitaria COVID19.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso lo studente avrà acquisito una conoscenza teorica della termodinamica basata sulla formulazione statistica della teoria degli Ensemble, con applicazioni ai sistemi ideali, sia classici che quantistici,all'equilibrio ed alle transizioni di fase.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di analizzare e modellizzare su base statistica processi termodinamici all'equilibrio.
Autonomia di giudizio: Al termine del corso lo studente sarà in grado di definire autonomamente il tipo di approccio statistico/termodinamico corretto per affrontare le varie problematiche incontrate nel corso.
Abilità comunicative: Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di esporre gli argomenti presentati nel corso utilizzando un appropiato linguaggio tecnico e un corretto formalismo matematico.
Capacità di apprendimento: Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di approfondire, in modo autonomo, i vari argomenti trattati