Física (plan 2002) 2022-1

Octavo Semestre, Física Estadística

Física Estadística es de las clases más importantes y bonitas de la carrera. Si les gustó Termodinámica, les va a encantar Física Estadística.

Pueden comunicarse conmigo a la siguiente dirección: escobar@fisica.unam.mx, (por favor no manden correos a la dirección @ciencias, porque no lo reviso casi nunca)

con Fernando, el ayudante del curso: fernando.lr@ciencias.unam.mx

y con Iván, el segundo ayudante del curso: garibay@ciencias.unam.mx,

0. PRIMERA REUNIÓN.

En realdidad, toda la información que normalmente se da en la primera reunión se detalla a continuación. De modo que la primera clase (siguiendo las indicaciones de las autoridades dela Facultad) será posteada en línea el primer día de clases, el lunes 20 de septiembre. Durante el periodo que comprende entre el 30 de agosto y el 20 de septiembre, los ayudantes les darán algunos talleres computacionales breves sobre el uso de Pyhton y Mathematica para la generación y análisis de número al azar, de cómo grabar y cargar datos, así como del concepto de histograma. El 30 de agosto les daremos más detalles sobre estos talleres.

Los links para las clases asíncronas podrán encontrarlos en el blog de la clase. Aquellos alumnos que se inscriban recibirán por email la dirección electrónica de dicho blog. Toda la información relevante como fechas de entrega, fechas de exámenes, soluciones de tareas, etc, podrán encontrarla en el blog.

¡Por favor estén pendientes de su correo @ciencias pues ese será el correo que usaremos para contactarlos!

I. EVALUACIÓN
Calificaremos de la siguiente manera:

• 11 tareas, 35%,
• 12 cuestionarios breves (ver más abajo), 15%
• 5 exámenes parciales, 50%.

Algunas de las tareas serán computacionales, sobre todo al principio del curso.

II. MODO DE IMPARTICIÓN
Como muchos estudiantes no tienen buen (o constante) acceso a internet, las clases serán asíncronas tres veces por semana (lunes, miércoles y viernes por Youtube), y una vez a la semana síncronas, para discusión general y resolver dudas, (viernes 18-20 horas, por Meet). En las reuniones síncronas no veremos material nuevo. Hacia el final del curso bajaremos el ritmo a dos videos por semana.

Un problema que tuvimos el semestre pasado con los videos (las clases asíncronas) es que los estudiantes tendían a verlos sólo hasta que necesitaban hacer las tareas. Por ello tendremos cuestionarios breves (generalmente conceptuales, tipo 10 o 15 minutos) una vez por semana sobre el o los temas que hayamos visto esa semana. Esos cuestionarios breves tendrán que entregarlos antes de las 12pm del día lunes (medio día). Como se detalla arriba, su peso en la calificación será de 15%.

III. BIBLIOGRAFÍA DEL CURSO

Los libros en los que baso el curso son:

1) An Introduction to Stochastic Processes in Physics, Don S. Lemons, ISBN-13: 978-0801868672
2) Introductory Statistical Mechanics 2nda Edición , Bowley & Sánchez, ISBN-13: 978-0198505761
3) An Introduction to Thermal Physics, D. Schroeder, 1era Edición, ISBN-13: 978-0201380279

Y en menor medida:

4) Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, F. Reiff
5) An introduction to Statistical Thermodynamics, T. Hill
6) Thermodynamics and an Introduction to Thermostatics, H.B. Callen

También les dejaré algunos artículos para leer relevantes a los temas que estemo viendo en el curso.

IV. AYUDANTES

Los ayudantes, Iván Hernández Garibay y Fernando López, son realmente excelentes. Ellos llevarán el blog del curso, donde ustedes podrán postear sus dudas y nosotros pondremos diversos anuncios relacionados con la clase.

V. TEMARIO Y EXÁMENES

En la medida de lo posible tratermos de abarcar todo el temario oficial, pero dadas las circunstancias, daremos prioridad a los temas 1-7. Sin embargo, no seguiremos estrictamente el orden que se encuentra ahí. Antes del comienzo del curso, subiré al blog del curso un calendario especificando el material que se verá en cada clase, así como las fechas de entrega de las tareas y de los exámenes.

El orden en el que veremos los temas del curso es el siguiente:

Comenzaremos con una introducción a Procesos Estocásticos orientada a problemas de Física, quizás un poco más amplia que lo que el temario establece en esa sección. Esto nos conducirá naturalmente a estudiar caminantes aleatorios y la ecuación de Langevin hasta llegar al teorema de fluctuación-disipación, pasando por el teorema del límite central y la ecuación de Fokker Planck. En este punto haremos el 1er examen parcial.

De ahí conectaremos con el modelo de sólido de Einstein y con los conceptos estadísticos de entropía y temperatura, así como con el postulado fundamental de la Física Estadística, 2da ley de la termodinámica hasta llegar al ensamble microcanónico. En este punto realizaremos el 2ndo parcial.

Entonces comenzaremos con la descripción del ensamble canónico, teorema de equipartición, gas ideal y el efecto de la indistinguibilidad de las partículas. El 3er parcial será sobre estos temas.

Después estudiaremos la paradoja de Gibbs, modelo de Debye, distribución de velocidades de Mawell-Boltzmann, emisión de cuerpo negro y Física Estadística Clásica. Todo esto vendrá en el 4to parcial.

Finalmente, veremos Potencial Químico y Gran Función de Partición, sistemas de partículas interactuantes, gas de electrones, condensación de bose Einstein y teorema de fluctuación disipación en el contexto de sistemas fuera de equilibrio. Todo esto vendrá en el 5to parcial.