53727 Statistinen fysiikka I (7 op) kevät 2012

Kurssilla tullaan käsittelemään

klassisen ja kvanttimekaanisen ensembleteorian periaatteet,
kineettistä teoriaa,
tasapainojakaumia,
ideaalisia tasapainosysteemejä,
bosoni- ja fermionijärjestelmiä
sekä hieman faasimuutosten teoriaa.

Kurssin päätteeksi pidetään loppukoe. Laskuharjoitukset eivät ole pakollisia, mutta niiden paino kokonaisarvosanasta on 25%.

Viimevuotiseen tapaan kurssilla ei enää kerrata termodynamiikkaa. Mikäli Termofysiikka-kurssi on jäänyt välistä, omatoiminen tutustuminen aihepiiriin on suositeltavaa.

Kurssin luennointikieli on suomi - the course is lectured in Finnish.

Ilmoitusasioita

Muista ilmoittautua kurssille weboodissa - mieluiten heti, mutta viimeistään ennen tenttiä.

Luennot

Luennot pidetään keskiviikkoisin klo 08:30-10:00 ja perjantaisin klo 10:15-11:45 Physicumin salissa A315. Kurssin luennoi Ismo Napari. Luennot seuraavat oppikirjaa Statistinen fysiikka (Arponen, J. ja Honkonen, J., Limes ry., 2000) soveltuvilta osin (~luvut 4-9, 12 ja 14).

Luentojen kulku (aihe ja oppikirjan luvut)

ke 18.01. : Klassinen faasiavaruus (4.1 ja 4.2) jatkuvuusyhtälöön saakka.
pe 20.01. : Klassinen faasiavaruus (4.2). Boltzmannin kuljetusteoria (14.1 ja 14.2).
ke 25.01. : Boltzmannin H-teoreema. Törmästaajuus MB-kaasussa (14.2.2).
pe 27.01. : Relaksaatioaika-approksimaatio (14.3.2). MB-kaasun diffuusiokerroin (14.3.3). Mikrokanonisen joukon todennäköisyystiheys (4.3).
ke 01.02. : Mikrokanonisen joukon tilasumma ja entropia (4.3).
pe 03.02. : Kvanttimekaaninen ensembleteoria: mikro- ja makrotilojen kuvaus, tiheysoperaattori, monihiukkasysteemit (5.1, 5.2).
ke 08.02. : Kvanttimekaaninen ensembleteoria: tilatiheys, mikrokanoninen joukko (5.3, 5.4). Kanonisen joukon tiheysoperaattorin johto (6.1).
pe 10.02. : Kanoninen joukko: entropia, energia ja vapaa energia. Klassinen kanoninen jakauma. Vapaa pistehiukkanen (6.1, 6.2).

Harjoitukset

Harjoitustehtävät pyritään jakamaan keskiviikkoisin ja ne olisi tarkoitus jättää tarkastettaviksi viimestään seuraavan viikon keskiviikkona klo 16:00 A-aulan lokerikkoon. Tehtävät käydään läpi laskuharjoitustilaisuuksissa perjantaisin klo 12:15-14:00 Physicumin salissa D112. Ensimmäinen sessio pidetään perjantaina 27. tammikuuta. Laskuharjoitusassistenttina toimii Ville Loukonen.

Harjoitustehtävät

Kirjallisuutta

Kurssi seuraa Arposen ja Honkosen oppikirjaa Statistinen fysiikka (Limes ry., 2000). Kirjaa pitäisi olla taas saatavilla kirjaston lisäksi Limekseltä. Englanninkielinen, hieman muokattu versio löytyy alta:

Chapter 1 Principles of Thermodynamics
Chapter 2 Thermodynamic potentials
Chapter 3 Applications of thermodynamics
Chapter 4 Classical phase space
Chapter 5 Quantum-mechanical ensembles
Chapter 6 Equilibrium distributions
Chapter 7 Ideal equilibrium systems
Chapter 8 Bosonic systems
Chapter 9 Fermionic systems
Chapter 10 Phase transitions

Lisäkirjallisuutta:

R. Bowler and M. Sanchez: Introductory Statistical Mechanics, 2nd edition, Clarendon Press, 1999.
K. Huang: Statistical Mechanics, Wiley, 1987
L.D. Landau ja E.M. Lifshitz, Statistical Physics, Pergamon, 1980
F. Mandl: Statistical Physics, 1988
L.E. Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, Edward Arnold, 1980.

07 02 2012 /VL