Tίτλος του μαθήματος

Θερμική και Στατιστική Φυσική

Κωδικός αριθμός μαθήματος

PCC305

Τύπος του μαθήματος

Υποχρεωτικό

Επίπεδο του μαθήματος

Προπτυχιακό

Έτος σπουδών

Τρίτο

Εξάμηνο

Πέμπτο

Πιστωτικές μονάδες ECTS

8

Όνομα του διδάσκοντος/των διδασκόντων

Λ. Παλίλης, Επίκουρος Καθηγητής

 

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος

1)       Θεωρώντας κάθε μακροσκοπικό σώμα ως ένα σύστημα μεγάλου αριθμού σωματιδίων που διέπονται από κβαντικούς νόμους προσδιορίζουμε από την στατιστική των κβαντικών καταστάσεων του συστήματος προσδιορίζουμε τις μακροσκοπικές ιδιότητες των μακροσκοπικών σωμάτων και ειδικότερα τους νόμους της Θερμοδυναμικής που διέπουν τις αλληλεπιδράσεις των σωμάτων

2)       Υπολογίζοντας, βάσει της μικροσκοπικής δομής του συστήματος, τη συνάρτηση επιμερισμού Z  και την εντροπία S του συστήματος,  οδηγούμαστε θεωρητικά σε σχέσεις που επιτρέπουν τον υπολογισμό των μετρήσιμων μακροσκοπικών ιδιοτήτων ενός συστήματος συναρτήσει της θερμοκρασίας του και των εξωτερικών του παραμέτρων.

3)   Η θεωρητική προσέγγιση (2) εφαρμόζεται, για λόγους κυρίως εμπέδωσής  της, σε τρία συστήματα (κλασικό ιδανικό αέριο, παραμαγνητικό σύστημα, θεωρία της θερμοχωρητικότητας μονωτικών κρυστάλλων).

Δεξιότητες
  1. Ικανότητα να προσεγγίζει συνθετότερα προβλήματα..
  2. Ικανότητα να κατανοήσει την μελέτη συστημάτων με μεταβλητό πλήθος σωματιδίων.
  3. Ικανότητα να αλληλεπιδρά και να συνεργάζεται με άλλους σε  προβλήματα φυσικής ή διεπιστημονικής γνώσης

Προαπαιτήσεις
  1. Στοιχειώδης διαφορικός και ολοκληρωτικός λογισμός.
  2. Στοιχειώδεις γνώσεις  κβαντικής Φυσικής, Ηλεκτρομαγνητιμού και αναλυτικής Μηχανικής.
  3. Στοιχειώδεις έννοιες θεωρίας πιθανοτήτων και στατιστικής.

Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος

1.       Εισαγωγή στη μακροσκοπική θεωρία της Θερμοδυναμικής. Προσδιορισμός των σχέσεων μεταξύ των μακροσκοπικών μεταβλητών ενός συστήματος.

2.       Ορισμός της πιθανότητας μίας μικροκατάστασης. Θερμοδυναμική ισορροπία. Αυθόρμητη μετάβαση στη Θερμοδυναμική ισορροπία ενός απομονωμένου συστήματος. Στατιστικός ορισμός της εντροπίας. Νόμος της μέγιστης εντροπίας απομονωμένου συστήματος σε θερμοδυναμική ισορροπία. Μικροκανονική ολότητα.

3.       Θερμική ισορροπία, Κανονική ολότητα, η.προσθετικότητα της εντροπίας. Θεμελιώδης ταυτότητα της Θερμοδυναμικής. Θερμοκρασία. Συνθήκη θερμικής ευστάθειας. Νόμος της ελάχιστης ελεύθερης ενέργειας.

4.       Συστήματα ανεξάρτητων και διακρίσιμων σωματιδίων.

5.       Κλασικό ιδανικό αέριο.

6.       Η θεωρία του παραμαγνητικού συστήματος. Η θερμική ψύξη. Αρνητική θερμοκρασία .

      7.   Η θεωρία της θερμοχωρητικότητας των μονωτικών κρυστάλλων

Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη

1)Χαράλαμπος Ζεγκίνογλου "Στατιστική Φυσική της θερμοδυναμικής ισορροπίας", Εκδόσεις Περί Τεχνών, Πάτρα 2004.

2) F. Mandl "Στατιστική Φυσική", Εκδόσεις Α.Γ.Πνευματικός, 1990.

3) Ε. Ν. Οικονόμου "Στατιστική Φυσική & Θερμοδυναμική", ΙΤΕ-Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 2002

4) Ι. Δ. Βέργαδος - Η. Σ. Τριανταφυλλόπουλος "Στατιστική Φυσική", Εκδόσεις Συμεών, 1991.

5) Reif F. "Berkeley Physics Course vol 5 : "Statistical Physics", McGraw-Hill, 1965.

6) Reif F., "Fundamentals of Statistical and Thermal Physics", McGraw-Hill, 1965.

7) Kittel C., Kroemer H., "Thermal Physics" 2nd ed., CBS Publishers & Distributors, 1980.

8) L. D. Landau and E. M. Lifshitz, "Statistical Physics Part 1" 3rd ed., Pergamon.  

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

Προφορική ανάπτυξη της θεωρίας και επίλυση ενδεικτικών προβλημάτων στο τέλος κάθε κεφαλαίου.

Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης

α) Ενδιάμεση γραπτή πρόοδος (25% του τελικού βαθμού)

β) Γραπτή τελική εξέταση (75% του τελικού βαθμού)

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά. Η γλώσσα εξέτασης θα μπορούσε να είναιι και στα Αγγλικά.