UNIVERSITATEA ,,DUNĂREA DE JOS” din
GALAŢI
FACULTATEA DE
INGINERIE BRĂILA
CATEDRA:
DEPARTAMENTUL DE ŞTIINŢE FUNDAMENTALE
SPECIALIZAREA: TERMOFIZICA SI AERODINAMICA
NIVEL: MASTER
PROGRAMA
ANALITICĂ A DISCIPLINEI
FIZICĂ
STATISTICĂ
Disciplina se studiază în semestrul
XI Curs 28
ore
Repartiţia de ore săptămânală
este:
Aplicaţii 14 ore
Curs - 3ore, Aplicaţii -1 oră, în sem. XI
1. Obiectivele disciplinei de studiu
Disciplina “Fizică statistică” cuprinde
principalele cunoştinţe de fizica statisticat. Prezentarea scoate în
evidenţă rolul informativ al fizicii statistice, ca disciplină fundamentală
a procesului de învăţământ tehnic.
Cursul prezintă o
sistematizare a noţiunilor, conform cerinţelor învătământului modern.
Cursul este alcătuit din 14 capitole, din care amintim:
Ansamble statistice de echilibru, Teoria
termodinamică a perturbaţiilor, Distribuţia de probabilitate a mărimilor
fizice, Statistica clasică Maxwell-Boltzmann, Gazul Fermi ideal, Sisteme în
interacţie, Limita clasică a statisticii cuantice.
Abordarea disciplinei se face atât teoretic,
cât şi prin aplicaţii de semionar. Seminarul are rolul de a materializa
cunoştinţele teoretice dobândite la curs.
2. Conţinutul
ştiinţific al cursului
Cap. 1 |
Principiile
fizicii statistice
|
|
1.1 |
Starea microscopică şi starea macroscopică a unui sistem clasic |
|
1.2 |
Ansamblul statistic clasic |
|
1.3 |
Teorema lui Liouville |
|
1.4 |
Ecuaţia Liouville |
|
1.5 |
Ansamblul statistic cuantic |
|
1.6 |
Ecuaţia Liouville-von Neumann |
|
1.7 |
Numărul de stări în mecanica cuantică |
Cap. 2 |
Ansamble
statistice de echilibru
|
|
2.1
|
Ansamblul microcanonic
|
|
2.2 |
Legătura cu termodinamica |
|
2.3 |
Aplicaţii ale distribuţiei microcanonice |
|
2.4 |
Ansamblul canonic |
|
2.5 |
Legătura cu termodinamica a distribuţiei canonice |
|
2.6 |
Fluctuaţiile energiei în ansamblul canonic |
|
2.7 |
Aplicaţii ale distribuţiei canonice |
|
2.8 |
Paradoxul lui Gibbs |
|
2.9 |
Ansamblul macrocanonic |
|
2.10 |
Legătura cu termodinamica a distribuţiei macrocanonice |
|
2.11 |
Fluctuaţiile mărimilor termodinamice în ansamblul macrocanonic |
|
2.12 |
Aplicaţii ale distribuţiei macrocanonice |
|
2.13 |
Ansamblul izoterm-izobar |
|
2.14 |
Legătura cu termodinamica a distribuţiei izoterm-izobare |
|
2.15 |
Fluctuaţiile energiei şi ale volumului în ansamblul izoterm-izobar |
|
2.16 |
Aplicaţii ale distribuţiei izoterm-izobare |
|
2.17 |
Ansamblul statistic generalizat |
|
2.18 |
Aplicaţii ale ansamblului generalizat |
|
2.19 |
Teorema echipartiţiei energiei |
|
2.20 |
Teorema virialului |
|
2.21 |
Teorema lui Nernst |
Cap. 3 |
Deducerea
distribuţiilor canonice din maximul entropiei
|
|
3.1
|
Distribuţii clasice
|
|
3.2 |
Distribuţii cuantice |
Cap. 4 |
Teoria
termodinamică a perturbaţiilor
|
|
4.1 |
Teoria perturbaţiilor în statistica clasică |
|
4.2 |
Teoria perturbaţiilor în statistica cuantică |
Cap. 5 |
Distribuţia de
probabilitate a mărimilor fizice
|
|
5.1 |
Distribuţia gaussiană |
|
5.2 |
Distribuţia Poisson |
Cap. 6 |
Sisteme de
particule identice
|
|
6.1 |
Cuantificarea a doua |
|
6.2 |
Operatorii în cuantificarea a doua |
|
6.3 |
Statistica Bose-Einstein |
|
6.4 |
Statistica Fermi-Dirac |
|
6.5 |
Ecuaţia de stare a gazelor ideale. Criteriul de clasicitate |
|
6.6 |
Fluctuaţii în statistica cuantică |
Cap. 7 |
Statistica
clasică Maxwell-Boltzmann
|
|
7.1 |
Limita clasică a distribuţiilor cuantice |
|
7.2 |
Discuţia distribuţiei Maxwell-Boltzmann |
|
7.3 |
Valori medii şi fluctuaţii în statistica Mxwell-Boltzmann |
|
7.4 |
Distribuţia atomilor pe nivele de energie |
Cap. 8 |
Gazul Fermi
ideal
|
|
8.1 |
Termodinamica statistică a gazului Fermi ideal |
|
8.2 |
Paramagnetismul Pauli al electronilor liberi |
Cap. 9 |
Gazul Bose
ideal
|
|
9.1 |
Condensarea Bose-Einstein |
|
9.2 |
Radiaţia termică |
|
9.3 |
Căldura specifică a solidelor |
Cap. 10 |
Termodinamica
statistică a gazelor ideale
|
|
10.1 |
Gazul monoatomic ideal |
|
10.2 |
Gazul biatomic cu molecule din atomi diferiţi |
|
10.3 |
Gazul biatomic cu molecule din atomi identici |
|
10.4 |
Gazul poliatomic |
Cap. 11 |
Diamagnetismul
şi paramagnetismul gazelor ideale
|
|
11.1 |
Diamagnetismul |
|
11.2 |
Paramagnetismul |
Cap. 12 |
Sisteme în
interacţie
|
|
12.1 |
Ecuaţia van der Waals |
|
12.2 |
Feromagnetismul |
|
12.3 |
Modelul Ising unidimensional |
Cap. 13 |
Limita clasică a
statisticii cuantice
|
|
13.1 |
Limita clasică a sumei de stare canonice |
|
|
|
Cap. 14 |
Legea acţiunii
maselor
|
|
14.1 |
Echilibrul chimic |
|
14.2 |
Echilibrul chimic în amestec de gaze ideale |
|
14.3 |
Căldura de reacţie |
|
14.4 |
Reacţia de ionizare a atomului de Na |
|
14.5 |
Ionizarea multiplă |
3. Conţinutul lucrărilor de
seminar
La lucrările de
seminar se urmăreşte familiarizarea studenţilor cu notiunile de fizica
statistica
pe care viitorii specialisti le
vor întâlni în cadrul activităţilor.
Structura lucrărilor aplicative:
1. Trasaturile caracteristice ale
sistemelor macroscopice
2. Concepte probabilistice de baza
3. Descrierea statistica a sisteme lor
de particule
4. Interactia termica
5. Teoria microscopica si
masuratori macroscopice
6. Distributia canonica in
aproximatia clasica
7. Interactia termodinamica
generala
8. Teoria cinetica elementara a
proceselor de transport
4. Modul de evaluare a
cunoştinţelor.
Conform planului de
învăţământ, disciplina se încheie cu examen la sfârşitul semestrului de
studiu.
Lucrările de seminar
se evaluează prin colocviu la finele semestrului de studiu, iar rezultatul
se notează cu note de la 1 la 10. Este obligatoriu ca fiecare student să
aibă parcursă întreaga programă de seminar, să aibă parcursă întreaga
programă de laborator, specificată la pct. 3. şi să obţină minimul nota 7
pentru a promova colocviul.
Examenul constă în
lucrare scrisă, ce conţine două subiecte teoretice.
Rezultatul colocviului
se cumulează cu nota de la examenul scris şi formează nota finală a
disciplinei.
5. Bibliografie
1.
Picu, M., (1999), Fizica, Editura Academica, Galaţi
2.
Sterian, P. şi Stan, M., (1985), Fizica, Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti
3.
Tudose, C., ş.a. (1981), Fizică, Editura didactică şi
pedagogică, Bucureşti
4.
Bejan, A., (1988), Fizica, Editura All, Bucureşti
5.
Ciobanu, G., ş.a. (1983), Fizica moleculară, termodinamica şi
fizica statistică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti
6.
Dolmatiu, V., (1982), Fizica statistica, Editura Academiei
R.S.R., Bucureşti
7.
Georgian, L., ş.a., (1983), Fizica termodinamica si statistica,
Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti
8.
Ignat, M., (1981), Întrebări şi exercitii de fizică statistică şi
termodinamică, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti
9.
Inţa, I., (1985), Complemente de fizică, Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti
Intocmit,
Prof. dr. fiz.
Mihaela PICU