Física (plan 2002) 2025-1

Octavo Semestre, Física Estadística

Física Estadística, Grupo 8280, Semestre 2025-1.

Materia obligatoria de Octavo Semestre, Licenciatura en Física, 12 Créditos.

Horario: Lunes, Miércoles y Viernes de 12:00 a 14:00 pm.

Profesora: Dra. Jacqueline Quintana Hinojosa,

Instituto de Química, Edificio D (Fisicoquímica), Planta Alta, Cubículo 22

e-mail: jaq5tana@ciencias.unam.mx

Ayudante: José Elías Camarillo Sánchez

e-mail: josecs@estudiantes.fisica.unam.mx

I. OBJETIVOS.

Familiarizar al alumno con los modelos microscópicos de sistemas de muchas partículas que se derivan de la conexión teórica de la Mecánica Clásica, la Mecánica Cuántica y la Termodinámica.

Los sistemas de muchos cuerpos presentan dificultades importantes para lo cual se incluyen diversas aproximaciones que resultan indispensables.

II. TEMARIO.

El temario y bibliografía básica se pueden encontrar en el siguiente link: https://web.fciencias.unam.mx/asignaturas/829.pdf

A continuación se presenta un desglose sintetizado del temario junto con las referencias a utilizar en cada tema:

1. Descripción Estadística de los Sistemas de Partículas

• Conceptos básicos de probabilidad.

• Construcción del Ensamble Microcanónico.

• Ensamble Canónico.

Referencias: Capítulos 1, 2 y 3 de [1.]. Capítulos 3, 4 y 6 de [2.].

2. Otros Ensambles estadísticos

• Ensamble Isotérmico-Isobárico.

• Ensamble Gran Canónico.

Referencias: Capítulo 3 de [3.]. Parte III: Capítulo 1 de [4.]. Parte IV: Capítulo 1 de [4.].

3. Aplicaciones de la Mecánica Estadística

• Gases Ideales: Comparación de las colectividades estadísticas.

• Corrección cuántica al Gas Ideal.

• El Teorema de Equipartición de la Energía.

• Estadística de la radiación de Cuerpo Negro. Aproximación de Einstein del Gas de Fotones.

• Sólidos cristalinos: Vibraciones, modos normales y aproximación de Debye.

Referencias: Capítulos 5, 6 y 11 de [3.]. Parte I: Capítulo 1 y 2 de [4.]. Parte III: Capítulo 4 de [4.]. Parte IV: Capítulos 1 y 3 de [4.]

4. Sistemas Cuánticos

• Mecánica Estadística de sistemas de partículas idénticas: Bosones y Fermiones.

• Gases degenerados de Fermi.

• Gases degenerados y condensación de Bose-Einstein.

Referencias: Capítulo 9 de [2.]. Capítulos 4 y 10 de [3.]. Parte IV: Capítulos 2 y 4 de [4.].Capítulos 8, 11 y 12 de [5.].

5. Aplicaciones selectas de la Mecánica Estadística

• Gases clásicos no ideales: Ecuación de estado, coeficiente del virial y función de partición configuracional.

• Puntos críticos y transiciones de fase.

Referencias: Capítulos 9 y 17 de [5.]. Capítulos 12, 13 y 14 de [6.].

III. Forma de Evaluación.

Notas sobre los exámenes:

1. Será un total de 5 exámenes parciales, uno por cada tema.
2. Los exámenes se derivan de su correspondiente tarea.
3. Los alumnos tienen el derecho de presentar Reposiciones y Examen Final (Exámenes Ordinarios) de acuerdo a los Artículos 2o y 9o del Reglamento General de Exámenes de la UNAM y a la legislación del Consejo Técnico de la Facultad de Ciencias.
4. De acuerdo al Artículo 10 y al Artículo 2o inciso a) del Reglamento General de Exámenes de la UNAM, el Examen Final no excluye ni sustituye la entrega de trabajos en el periodo ordinario de evaluaciones, es decir, los alumnos que deseen presentar Examen Final deberán haber presentado al menos 4 Tareas y 4 Exámenes Parciales.

Notas sobre las tareas:

1. Se dejara una tarea por cada tema de aproximadamente 8 a 12 problemas.
2. Tendrán alrededor de 2 semanas para resolver la tarea.
3. El Ayudante revisará toda la tarea para que tengan retroalimentación para su examen.
4. La tarea solo se evalúa sobre 2 problemas elegidos al azar del total de los problemas.
5. La entrega de la tarea es en físico.

IV. Primera Reunión.

Nota sobre la Primera Clase:

1. La fecha de la primera clase será el Lunes 5 de Agosto de 2024.
2. Se entregará el código de la clase en Classroom.
3. Se definirán las Horas de Oficina con la Profesora o el Ayudante.

V. Bibliografía.

Textos básicos:

1. Reif, F., Física Estadística, Berkeley physics course-volumen 5, 1993.
2. Reif, F., Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, Carnegie Mellon University, 2009.
3. McQuarrie, Donald A., Statistical Mechanics, 1976.
4. Daniel J. Amit, Yosef Verbin, Rami Tzafriri, Statistical physics an introductory course, World Scientific Publishing Company, 1999.
5. Huang, Kerson, Statistical Mechanics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1987.
6. R. K. Pahtria, P.B. Beale, Statistical Mechanics, Elsevier, 2011.

Textos complementarios:

• W. Greiner, L. Neise, Thermodynamics and Statistical Mechanics, Springer Verlag, New York, 1997.
• T.L. Hill, An Introduction to Statistical Thermodymics, 1986.
• S.R.A. Salinas, Introduction to Statistical Physics, 2001.

¡Bienvenid@s y mucho éxito!