Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Física (plan 2002) 2024-2

Octavo Semestre, Física Estadística

Grupo 8264, 70 lugares. 20 alumnos.
Profesor Sergio Antonio Alcalá Corona lu mi vi 18 a 20 106 (Yelizcalli)
Ayudante Daniel Rojo Mata

 

El objetivo principal de este curso es que aprendan mucho, pero sobre todo que lo disfruten.

Objetivos particulares del curso:

Este curso se basará en la exposición teórica de los principales modelos microscópicos de sistemas de muchas partículas; así como de los postulados y las técnicas estadísticas que generan tanto la conexión conceptual con la termodinámica como las propiedades de los sistemas físicos. Se incetivará a los estudiantes a escribir programas de computo en un lenguaje de programación (Python, Julia o cualquier otro) para realizar simulaciones numéricas que permitan entender mejor este campo.

Descripción General del curso.

Durante el curso se desarrollarán actividades semanales: tareas con ejercios a resolver, o bien problemas planteados en clase.
Las clases comenzarán el lunes 29 de enero de 2024. La reinscripción a este grupo (para estudiantes que recursarán la materia) será posible conforme a los tiempos que determiné la coordinación de la licenciatura y la división de estudios profesionales de la Facultad.

Pre-requistos (sugeridos, más no obligatorios):

  • Termodinámica
  • Mecánica Análitica
  • Mecánica Cuántica

Metodología del curso.

Las sesiones se efectuarán en el horario de la clase que se encuentra publicado en la pagina de la facultad:
Lunes, miercoles y viernes de 18:00 a 20:00 hrs.

El curso se apoyara en algunas herramientas de Google (for education), bajo la suite de la Facultad de Ciencias (@ciencias.unam.mx). Por lo que será un requerimiento necesario para el curso contar con una cuenta de correo @ciencias.unam.mx o al menos tener una cuenta de correo de Google (Gmail). Se creará un aula virtual en la plataforma Google Classroom, en la que se colocará el material de las clases y cualquier otra información relevante sobre el curso. Ahí, también se colocarán las actividades a entregar (tareas, etc.) y se usará dicha plataforma para resolver dudas sobre las mismas. El código de acceso (a Google Classroom) será proporcionado via correo electrónico. Para la logística y comunicarnos en el curso usaremos el correo electrónico y un canal de Telegram.

Si algún estudiante inscrito no proporciona su correo electrónico, se le enviará la información al correo electrónico el proporcionado por Servicios Escolares de la Facultad.

Asimismo, el profesor y el ayudante estarán disponibles en los canales de comunicación para proporcionar ayuda con dudas que puedan surgir. De ser necesario y dependiendo de la disponibilidad del ayudante y profesor, se pueden plantear sesiones extra (en algún horario extraordinario) para resolver dudas.

Temario

El temario oficial de la materia lo pueden encontrar en aqui. Sin embargo, la presente es una propuesta acorde a las necesidades de cómputo científico actuales. Es posible que la exposición de dicho temario no se haga de forma lineal. Así también el temario, podría tener algunas variaciones durante el transcurso del semestre.

  1. Fundamentos de la física estadística

  1. Introducción

  • Relación entre los enfoques micro y macroscópico.
  • Breve repaso de termodinámica

  1. Probabilidad y variables aleatorias en física estadística

  • Caminata aleatoria y distribución binomial: conceptos estadísticos elementales y ejemplos
  • Estudio general del problema de la caminata aleatoria
  • Aplicaciones: difusión y distribución de velocidades de Maxwell

  1. Mecánica estadística clásica (a la Gibbs): ensambles microcanónico, canónico y gran canónico.

  • Ensamble microcanónico de Gibbs: sistemas aislados

  • Ensamble canónico: sistemas en contacto térmico

  • Ensamble gran canónico: sistemas con número variable de partículas

  1. Mecánica estadística cuántica

  1. Determinación de estados cuánticos y gases ideales cuánticos (Fermi-Dirac y Bose-Einstein)

  2. Conjunto gran canónico: límite clásico no degenerado y casos degenerados de Fermi y Bose.

  3. Fermiones: número de población; nivel de Fermi y capacidades térmicas

  4. Bosones: condensación de bose; temperatura crítica en el gas de bose ideal y capacidades térmicas

  1. La radiación del cuerpo negro

  • Gas de fotones: termodinámica y estadística de la radiación de cuerpo negro.

  1. Sistemas no ideales con interacción (sistemas de partículas interactuantes, transiciones de fase y puntos críticos)

  1. Sólidos: vibraciones de la red y modos normales; modelo del sólido de Debye

  2. Gases clásicos no ideales (imperfectos, reales): ecuación de Van der Waals y desarrollo virial.

  3. Ferromagnetismo; modelo de Ising en una dimensión.

  4. Magnetismo y bajas temperaturas: superconductividad.

  1. Métodos estocásticos y teoría cinética

  1. Métodos estocásticos

  • Evolución hacia el equilibrio e irreversibilidad
  • Movimiento browniano
  • Difusión y la ecuación de Fokker-Planck
  • Procesos irreversibles

  1. Fundamentos de la teoría cinética

  • Ecuación de Boltzmann. (deducción heurística)
  • Teoría del transporte y ecuaciones de la hidrodinámica (distribución de Velocidades de Maxwell y coeficientes de transporte).

  1. Aplicaciones actuales de la física estadística

  1. Fenómenos críticos.

  2. Generalización del modelo de Ising

Bibliografía Principal:

  1. Frederick Reif, "Fundamentals of Statistical and Thermal Physics", Waveland Pr Inc (2008).
  2. Kittel, C., Kroemer, H., 1980, Thermal physics, second edition, W.H. Freeman & Co., San Francisco, USA.
  3. L. García-Colín Scherer, Introducción a la Física Estadística (UAM-Iztapalapa, México, D. F., 1995)
  4. “Statistical and Thermal Physics: With Computer Applications”, H. Gould, J. Tobochnik, Princeton Univ. Press (USA) (2010)


Bibliografía complementaria:

  1. ”Introduction to Statistical Physics”, K. Huang, Taylor and Francis, Londres (2001)
  2. ”Elementary Statistical Physics”, C. Kittel,John Wiley & Sons, Ltd. (USA)(1958)
  3. “Berkeley Physics Course: Statistical Physics, vol. 5”, F.Reif, Mc-Graw Hill Co. (1965)
  4. R. K. Pahtria, P.B. Beale, Statistical Mechanics, Elsevier, 2011.
  5. . “Statistical Mechanics”, K. Huang, John Wiley & Sons, Ltd (USA) (1987)

HORARIO:

Lunes, miercoles y viernes 18:00 a 20:00, comenzando el día 29 de enero.

Primera sesión

La primera sesión del curso se llevará a cabo el día lunes 29 de enero a las 18:00 hrs. , en el salón de clase publicado en el sitio web de la Facultad
En dicha sesión se abordarán aspectos sobre la forma de trabajo, detalles técnicos, generalidades y la forma de evaluación del curso, así también, se resolverán dudas sobre dichos puntos.

EVALUACIÓN

• Tareas: 40%
• Examenes: 40%
• Simulaciones numéricas (programas de computo): 20%
• Participación 10%

Se contemplan 3 ó 4 Exámenes Parciales (Dependiendo de como se vaya cubriendo el material del curso).
Se tendrá derecho a reponer a lo más 2 examenes, si y sólo si se entregan las tareas correspondientes al tema del examen a reponer.
En principio NO se contempla realizar examen final, sólo los parciales.

CONTACTO

Este es el enlace al Google Clasroom del curso:

https://classroom.google.com/c/NjI4MjQwMjUzMzUz?cjc=boah7eu

Código de clase: boah7eu

Cualquier duda y/o comentario, por favor no duden en escribirnos a los siguientes correos:

 


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