Física (plan 2002) 2024-2

Octavo Semestre, Física Estadística

ANUNCIO IMPORTANTE: Las clases serán en los salones 1 y 2 del posgrado en el Instituto de Física (frente al metro CU).

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 con nosotros a la siguientes direcciones: escobar@fisica.unam.mx, naumis@fisica.unam.mx

o bien con el ayudante: Leonardo Navarro Labastida, a la dirección: leonardo.navarro@estudiantes.fisica.unam.mx

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

0. PRIMERA REUNIÓN.

En realidad, toda la información que normalmente se da en la primera reunión se detalla a continuación. La primera clase formal se llevará a cabo el primer día de clases. Durante la primer semana, el ayudante les dará algunos talleres computacionales breves (y en línea) sobre el uso de Python y Mathematica para la generación y análisis de número al azar, de cómo grabar y cargar datos, así como del concepto de histograma.

I. EVALUACIÓN
Calificaremos de la siguiente manera:

• Aprox. 10 tareas, 40%,
• 12 cuestionarios breves (ver más abajo), 10%
• 4 exámenes parciales, 50%.

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

II. MODO DE IMPARTICIÓN
Las clases se llevarán a cabo de manera presencial en los salones 1 y 2 de los salones de posgrado dentro del IF (frente al metro CU).

III. BIBLIOGRAFÍA DEL CURSO

Los libros en los que basaremos 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

4) Statistical Mechanics, R. K. Pathria, Elsevier, 2016, ISBN: 978-1-483-104-973

5) Statistical Mechanics, Kerson Huang, 2nda. Edición, John Wiley & Sons, ISBN: 978-0-471-81518-1

Y en menor medida:

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

7) Introduccion a la física estadística, Leopoldo García-Colín.

8) Statistical Physics, Gregory Wannier

IV. BLOG DEL CURSO

El ayudante llevará el blog del curso, donde ustedes podrán postear sus dudas y nosotros pondremos diversos anuncios relacionados con la clase.

V. CUESTIONARIOS

Aproximadamente una vez por semana (idealmente los lunes), al comienzo de la clase haremos un cuestionario muy breve (5 min aprox.) sobre los temas vistos la semana inmediata anterior. Por lo general este cuestionario es conceptual, y, si han puesto atención, no tendrán problema alguno en responderlo. La idea es que esto los motive a ir al corriente con los conceptos del curso y no esperen al día anterior al examen para tratar de entender todo el material.

VI. TEMARIO Y EXÁMENES

En la medida de lo posible tratemos de abarcar todo el temario oficial. 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 micro-canónico. Veremos entonces ensamble canónico, gas ideal y paradoja de Gibbs. En este punto realizaremos el 2ndo parcial.

Una vez entendido el ensamble micro-canónico, estudiaremos el ensamble canónico y el gran canónico mostrando para cada uno de ellos aplicaciones prácticas de su uso.

El ensamble gran canónico nos permitirá abordar de manera sencilla la física estadística de sistemas cuánticos y la derivación de las estadísticas de Fermi-Dirac y Bose-Einstein. Con ellas estudiaremos diversas aplicaciones como la explicación de las propiedades térmicas de los sólidos así como las diferencias entre materiales metálicos, dieléctricos, diamagnéticos, ferromagnéticos, etc. También estudiaremos gases con diversas propiedades magnéticas.

Cerraremos el curso con el estudio del condensado de Bose-Einstein así como su importancia general para entender otros fenómenos como la superconductividad.

VII POSIBILIDADES LABORALES

La física estadística es probablemente una de las materias que proveen a los estudiantes del mayor número de herramientas útiles en muchos campos de investigación y laborales que van mas allá de la física. Existen aplicaciones en áreas como inteligencia artificial, programación, economía, sociología, estadística de votaciones, mecánica de suelos, análisis de redes eléctricas, redes de comunicación, redes sociales, geoestrategia, prospección de recursos naturales, linguística, música, sociofísica, control de calidad, etc. Algunos temas pueden verse en la presentación:

https://slideplayer.es/slide/4117265/