53727 Statistinen fysiikka I (7 op) kevät 2012
Kurssilla tullaan käsittelemään
- klassisen ja kvanttimekaanisen ensembleteorian periaatteet,
- kineettistä teoriaa,
- tasapainojakaumia,
- ideaalisia tasapainosysteemejä,
- bosoni- ja fermionijärjestelmiä
- sekä hieman faasimuutosten teoriaa.
Kurssin päätteeksi pidetään loppukoe. Laskuharjoitukset eivät ole pakollisia, mutta niiden paino kokonaisarvosanasta on 25%.
Viimevuotiseen tapaan kurssilla ei enää kerrata termodynamiikkaa. Mikäli Termofysiikka-kurssi on jäänyt välistä, omatoiminen tutustuminen aihepiiriin on suositeltavaa.
Kurssin luennointikieli on suomi - the course is lectured in Finnish.
Ilmoitusasioita
HUOM! Voit palauttaa laskuharjoituksen nro 6 suoraan laskuharjoitustilaisuudessa perjantaina 2. maaliskuuta.
Voit myös palauttaa vastauksesi A-aulan laatikkoon viimeistään kello 12 kyseisenä perjantaina.
Pisteytetyt vastauspaperit palautetaan myöhemmin.
Kielenä laskuharjoitussessiossa on poikkeuksellisesti englanti (kysyä voi myös tanskaksi).
PLEASE NOTE! You can return the exercise set 6 at the exercise session on Friday the second of March.
Alternatively you can return your solutions into the box - in this case the deadline is 12 o'clock on the very same Friday.
You will get your graded solutions back later. The exercise session will be held in English.
Kurssin loppukoe pidetään perjantaina 20. huhtikuuta Physicumin salissa E207 kello 08:00 - 12:00 (huomaathan, että tentti alkaa siis tasan kahdeksalta).
Muista ilmoittautua kurssille weboodissa ENNEN tenttiä.
Luennot
Luennot pidetään keskiviikkoisin klo 08:30-10:00 ja
perjantaisin klo 10:15-11:45 Physicumin salissa A315.
Kurssin luennoi
Ismo Napari.
Luennot seuraavat oppikirjaa
Statistinen fysiikka (Arponen, J. ja Honkonen, J., Limes ry., 2000) soveltuvilta osin (~luvut 4-9, 12 ja 14).
Luentojen kulku (aihe ja oppikirjan luvut)
- ke 18.01. : Klassinen faasiavaruus (4.1 ja 4.2) jatkuvuusyhtälöön
saakka.
- pe 20.01. : Klassinen faasiavaruus (4.2). Boltzmannin
kuljetusteoria (14.1 ja 14.2).
- ke 25.01. : Boltzmannin H-teoreema. Törmästaajuus
MB-kaasussa (14.2.2).
- pe 27.01. : Relaksaatioaika-approksimaatio (14.3.2). MB-kaasun
diffuusiokerroin (14.3.3). Mikrokanonisen joukon
todennäköisyystiheys (4.3).
- ke 01.02. : Mikrokanonisen joukon tilasumma ja entropia (4.3).
- pe 03.02. : Kvanttimekaaninen ensembleteoria: mikro- ja
makrotilojen kuvaus, tiheysoperaattori, monihiukkasysteemit (5.1, 5.2).
- ke 08.02. : Kvanttimekaaninen ensembleteoria: tilatiheys,
mikrokanoninen joukko (5.3, 5.4). Kanonisen joukon tiheysoperaattorin
johto (6.1).
- pe 10.02. : Kanoninen joukko: entropia, energia ja vapaa energia.
Klassinen kanoninen jakauma. Vapaa pistehiukkanen (6.1, 6.2).
- ke 15.02. : Harmonisen värähtelijän tiheysoperaattori (ks. Chapter 6 , esimerkki 6.3).
Suurkanoninen joukko (6.4).
- pe 17.02. : Yhteys termodynamiikkaan (6.5). Vapaa spinsysteemi
(7.1).
- ke 22.02. : Adiabaattinen demagnetointi. Negatiivinen lämpötila
(7.1). Klassinen ideaalikaasu (7.2). Klassinen ekvipartitioteoreema.
- pe 24.02. : Kaksiatominen ideaalikaasu (7.3).
Harjoitukset
Harjoitustehtävät pyritään jakamaan keskiviikkoisin ja ne olisi tarkoitus jättää tarkastettaviksi
viimestään seuraavan viikon keskiviikkona klo 16:00 A-aulan lokerikkoon.
Tehtävät käydään läpi laskuharjoitustilaisuuksissa perjantaisin klo 12:15-14:00 Physicumin salissa D112.
Laskuharjoitusassistenttina toimii Ville Loukonen.
Harjoitustehtävät
Kirjallisuutta
Kurssi seuraa Arposen ja Honkosen oppikirjaa Statistinen fysiikka (Limes ry., 2000). Kirjaa pitäisi olla taas saatavilla kirjaston lisäksi Limekseltä. Englanninkielinen, hieman muokattu versio löytyy alta:
Lisäkirjallisuutta:
- R. Bowler and M. Sanchez: Introductory Statistical Mechanics, 2nd edition,
Clarendon Press, 1999.
- K. Huang: Statistical Mechanics, Wiley, 1987
- L.D. Landau ja E.M. Lifshitz, Statistical Physics, Pergamon, 1980
- F. Mandl: Statistical Physics, 1988
- L.E. Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, Edward Arnold, 1980.
22 02 2012 /VL