Física (plan 2002) 2019-1

Tercer Semestre, Fenómenos Colectivos

Fenómenos Colectivos

Tercer Semestre, clave: 0302.

12 créditos. 6 horas semanales.

Introduccion:

La asignatura de Fenómenos Colectivos tiene como objetivo introducir al estudiante al análisis de los sistemas macroscópicos y los fenómenos resultado de sus interacciones térmicas y mecánicas. Es un curso de carácter introductorio orientado principalmente a la los temas de Hidrodinámica, Termodinámica y Teoría de las Oscilaciones de sistemas macroscópicos.

Temario:

1. Introducción 6 hrs.

1.1 Cuerpos deformables.

1.2 Estados de agregación de la materia.

1.3 Métodos de descripción de sistemas macroscópicos.

1.4 Propiedades de las fronteras que limitan a los sistemas macroscópicos.

1.5 Variables macroscópicas, su medición y su clasificación.

1.6 Concepto de estado de equilibrio de un sistema macroscópico.

2. Estática en sistemas macroscópicos 12 hrs.

2.1 Deformaciones.

2.2 Principio de Pascal.

2.3 Principio de Arquímedes.

2.4 Fenómenos interfaciales.

3. Equilibrio termodinámico de sistemas compuestos 12 hrs.

3.1 Ecuación de estado térmica.

3.2 Concepto de temperatura.

3.3 Funciones de respuesta “mecánica”, (coeficientes de dilatación, módulos

elásticos, susceptibilidades, etc.).

3.4 Termómetros.

4. Cambios de un estado de equilibrio a otro (Procesos) 14 hrs.

4.1 Concepto de trabajo.

4.2 Concepto de calor.

4.3 Concepto de energía interna.

4.4 Primera Ley de la termodinámica.

4.5 Funciones de respuesta térmica (calores específicos).

5. Cambios “naturales” de un estado de equilibrio a otro 14 hrs.

5.1 Segunda Ley de la termodinámica.

5.2 Escala absoluta de temperatura.

5.3 Conceptos de reversibilidad e irreversibilidad.

5.4 Concepto de entropía.

6. Mecanismos presentes en la ruta al equilibrio 14 hrs.

6.1 Concepto de equilibrio local.

6.2 Fenómenos de transporte.

6.3 Principios de conservación.

7. Oscilaciones en sistemas macroscópicos 12 hrs.

7.1 Ecuación de onda.

7.2 Características de una onda.

7.3 Fenómenos ondulatorios.

7.4 Interacción onda – sistema.

8. Introducción a la descripción microscópica de un sistema macroscópico 12 hrs.

8.1 Conceptos básicos de probabilidad.

8.2 Concepto de distribución estadística.

8.3 Distribución de velocidades de Maxwell-Boltzmann.

8.4 Cálculo de la presión de una colección de partículas libres.

8.5 Cálculo de la energía interna de una colección de partículas libres.

Evaluación:

La evaluación se hará de acuerdo al siguiente esquema propuesto, sin embargo se podrá discutir el valor de los porcentajes.

Exámenes: 60%

Tareas: 40%

Se espera realizar al rededor de 4 exámenes a lo largo del semestre, se harán tareas semanales con el fin de que el estudiante pueda reafirmar los conceptos expuestos en clase.

Bibliografía sugerida:

• Batchelor, G. K., An introduction to fluid dynamics, Cambridge university press, USA (2002).

• García-Colín, S. L., Introducción a la termodinámica clásica, Editorial Trillas ,

México (2002).

• Crawford, F. S., Berkeley Physics Course Vol. 3 Ondas, Editorial Reverte, U.K. (1974).

• Reif, F, Sevenich, R. A., Statistical Physics: Berkeley Physics Course, Vol. 5, Editorial Reverte, U.K. (1993).