Física Biomédica (plan 2015) 2022-2

Éste es el enlace para nuestra primera reunión:

https://meet.google.com/zsk-pafd-xrr

El curso es esencialmente una introducción a la termodinámica y a la física estadística. Nos basaremos principalmente en el libro de F. Reif y discutiremos brevemente otras posibilidades de presentar los temas de la literatura clásica.

Las clases serán por "Meetings" de Google. Habrá dos clases de teoría y una de ejercicios a la semana. Como las clases en línea son más pesadas; menos dinámicas, serán de aproximadamente de hora cuarenta minutos: dos lapsos de 50 minutos con un descanso de 15 minutos en medio. Una sesión la llevará el ayudante del curso (la de los ejercicios). Usaremos el Google Classroom para dar avisos, subir las tareas y resolver dudas que vayan surgiendo. Dejaremos una tarea por bloque del temario (8) y habrá un examen por cada dos bloques (4). Los exámenes serán mucho más cortos que las tareas diseñados para que puedan resolverse en una hora, pero se les darán las dos horas para que los concluyan.

Intentaremos hacer diferentes programas que nos ayuden a entender algunos modelos, para lo cual estaría bien que se familiarizaran con los Jupyer Notebooks y con el lenguaje de programación Python o Julia, aunque no es obligatorio, y lo necesario lo presentaremos a lo largo del curso. Tampoco es necesario que instalen localmente nada porque todo se puede trabajar en el "Google Colab".

Temario del curso

1.Características y propiedades de los sistemas macroscópicos

• Fluctuaciones en equilibrio
• Irreversibilidad y aproximación al equilibrio
• Propiedades del equilibrio
• Calor y temperatura
• Magnitudes típicas

2.Conceptos básicos de probabilidad

• Ensambles estadísticos
• Relaciones elementales entre probabilidades
• La distribución binomial
• Valores promedios
• Cálculo de valores promedio para un sistema de espines
• Distribuciones de Probabilidad continua

3.Descripción estadística de un sistema de partículas

• Especificación del Estado de un sistema
• Ensamble estadístico
• Postulados Estadísticos
• Cálculo de Probabilidades
• Número de estados accesibles a un sistema macroscópico
• Constricciones, Equilibrio e Irreversibilidad
• Interacción entre sistemas

4.Interacción Térmica

• Distribución de energía entre sistemas macroscópicos
• Aproximación al equilibrio térmico
• Temperatura
• Pequeña transferencia de calor
• Sistemas en contacto con un baño térmico
• Paramagnetismo
• Energía promedio de un gas ideal
• Presión promedio de un gas ideal

5.Teoría microscópica y mediciones macroscópicas

• Determinación de la temperatura absoluta
• Altas y bajas temperaturas absolutas
• Trabajo, Energía interna y Calor
• Capacidad calórica
• Entropía
• Parámetros intensivos y extensivos

6.Distribución Canónica en la aproximación clásica

• La aproximación clásica
• La distribución de velocidades de Maxwell
• Efusión y haces moleculares
• Teorema de equipartición
• Aplicaciones del teorema de equipartición
• El dilema del calor específico de los sólidos

7.Interacción termodinámica general

• Dependencia del número de estados accesibles a un sistema en los parámetros externos
• Relaciones generales válidas en equilibrio
• Aplicación al gas ideal
• Postulados básicos de la termidinámica estadística
• Condiciones de equilibrio
• Equilibrio entre fases
• Transformación de desorden en orden

8.Teoría elemental cinética de procesos de transporte

• Camino medio libre
• Viscosidad y transporte de momento
• Conductividad térmica y transporte de energía
• Auto-difusión y transporte molecular
• Conducción eléctrica y transporte de carga

Evaluación:

• 50% Exámenes
• 50% Tareas
• Asistencia no obligatoria

Bibliografía básica:

1. Frederick Reif, ¨Statistical Physics¨, Berkely Physics Course Vol.5

Bibliografía Complementaria:

1. Enrico Fermi, ¨Thermodynamics¨, Dover
2. Herbert Callen, ¨Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics¨, Wiley
3. Zemansky and Dittman, ¨Heat and Thermodynamics¨, Mc Graw-Hill, 7th Ed.