Statistische fysica

Statistical Physics

6 EC

Semester 2, periode 5

5092STFY6Y

Eigenaar Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree)
Coördinator Peter Schall
Onderdeel van Dubbele bachelor Wis- en Natuurkunde, jaar 2Bachelor Natuur- en Sterrenkunde (joint degree), jaar 2

Studiewijzer 2023/2024

Globale inhoud

De volgende concepten worden behandeld: ensembletheorie, Boltzmann statistiek, toestandssom, vrije energie, Bose-Einstein en Fermi-Dirac statistiek, wisselwerkende deeltjes. Toepassingen: thermische excitatie van atomen, paramagnetisme, Maxwellverdeling, gedegenereerde Fermigassen, Sommerfeldontwikkeling, straling van een zwart lichaam, kosmische achtergrondstraling, Debijetheorie, Bose-Einstein faseovergang, clusterontwikkeling, Curie-Weiss model voor een ferromagneet.

Studiemateriaal

Literatuur

  • D.V. Schroeder, 'Introduction to thermal physics', Addison Wesley Longman, 1999, tweede helft.

Leerdoelen

  • Begrijpen van onderwerpen zoals vrije energie, faseovergangen, mengsels, ensembles, statistiek en quantum statistiek, quantum vaste stoffen, quantum gassen.
  • Beheersen van vaardigheden om problemen hierover op te lossen.

Onderwijsvormen

  • Hoorcollege
  • Werkcollege

Hoorcollege en werkcollege.

Verdeling leeractiviteiten

Activiteit

Aantal uur

Deeltoets

6

Hoorcollege

28

Werkcollege

28

Zelfstudie

106

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

  • Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
  • Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
  • Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
  • Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.
  • Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt voor de vakken in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht. In geval van persoonlijke omstandigheden, zoals in OER-A Artikel A-6.4 omschreven, wordt in overleg met de studieadviseur een afwijkend studieplan gemaakt.

Toetsing

Onderdeel en weging Details

Eindcijfer

1 (100%)

Deeltoets 1

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Weeknummer Onderwerpen Studiestof
1

Thermodynamic efficiency and cycles,

Steam engine, real Refrigerators,

Thermodyn. potentials

4.1-4.2

4.3-5.2

 
2

Thermodynamic Potentials, Phase transformations

Clausius Clapeyron, Van der Waals model,

Phase transformation of mixtures

5.3

 

 
3

Eutectic mixtures, Chemical equilibrium

Boltzmann factor, Canonical and Microcanonical ensemble, Partition function and averages

5.4, 5.6

6.1-6.2
4

Equipartition theorem, Maxwell distribution, Free energy, Composite systems, (In)distingui-shable particles, Ideal gas

 6.3-6.5
4

Deeltoets 1: Thur. April 25, 18-21h

  
5

Education-free week

  
6

Grand canonical ensemble and the Gibbs factor, Quantum statistics for Bosons and Fermions: Bose-Einstein and Fermi-Dirac distribution 

7.1-7.2

 
7

  Fermi gas and degeneracy pressure, Density of states, Black body radiation and the Planck distribution

Interacting systems: the Ising model

7.3 - 7.5

8.2
8

(continued) The Ising model and critical phenomena, Mean field approximation

Applications of statistical mechanics in ongoing research

 8.2
9. Deeltoets 2: Mon. May 27, 13-16h  

Aanvullende informatie

Dit college sluit aan op het vak Thermische fysica.

Aanbevolen voorkennis: Klassieke mechanica, Quantumfysica 1 en 2, Thermische fysica.

Contactinformatie

Coördinator

  • Peter Schall