Licenciatura em Física

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1 - CCT EMENTA: Introdução aos métodos estatísticos. Ensembles. Gases quânticos. Introdução ao magnetismo. OBJETIVO GERAL: Estudo da Mecânica Estatística, seus postulados e aplicações. OBJETIVO ESPECÍFICO: Compreender os fundamentos e postulados da Mecânica Estatística e saber utilizá-los para resolver problemas físicos que possuam muitas partículas. Saber utilizar a física estatística para descrever as propriedades macroscópicas de sistemas clássicos e quânticos. PROGRAMA DA DISCIPLINA: 1. Introdução aos métodos estatísticos 1.1 Probabilidade; métodos de contagem (permutação, arranjo e combinação); distribuição de probabilidade 1.2 Distribuições de Poisson e Binomial 1.3 Função de distribuição para números grandes; distribuição Gaussina 1.4 Contagem estatística na Mecânica Clássica; teorema de Liouville e hipótese ergódica 1.5 Aspecto estatístico da Mecânica Quântica 1.6 Contagem estatística na Mecânica Quântica 1.7 O problema do caminho aleatório em uma dimensão 1.8 Discussão geral do caminho aleatório 2. Descrição estatística de um sistema físico 2.1 Especificação do estado microscópico de sistemas clássicos 2.2 Especificação do estado microscópico de sistemas quânticos 3. Ensemble microcanônico 3.1 Interação térmica entre dois sistemas macroscópicos 3.2 Interação térmica e mecânica entre dois sistemas 3.3 Conexão entre o ensemble microcanônico e a termodinâmica 3.4 Gás ideal monoatômico clássico 4. Ensemble canônico 4.1 Conexão com a termodinâmica 4.2 Ensemble canônico no espaço de fase clássico 4.3 Flutuações da energia 4.4 Dedução alternativa da distribuição canônica 5. Gás clássico 5.1 Gás ideal monoatômico clássico 5.2 Distribuição de Maxwell-Boltzmann 5.3 Teorema da equipartição da energia 5.4 Gás monoatômico clássico de partículas interagentes 6. Ensembles grande-canônico e das pressões 6.1 Ensemble das pressões 6.2 Conexão com a termodinâmica; Flutuações da energia e do volume 6.3 Ensemble grande canônico Pág. 1 de 5

2 - CCT 6.4 Conexão com a termodinâmica; Flutuações da energia e do número de partículas 7. Gás quântico 7.1 Orbitais de uma partícula livre 7.2 Formulação do problema estatístico 7.3 Limite clássico 7.4 Gás diluído de moléculas diatômicas 8. Gás de Fermi 8.1 Gás ideal de Fermi completamente degenerado 8.2 Gás ideal de Fermi degenerado (T<<T_{F}) 9. Condensação de Bose-Einstein; Gás de fótons 9.1 Condensação de Bose-Einstein 9.2 Gás de fótons; Estatística de Planck 10. Introdução ao Magnetismo 10.1 Paramagnetismo de Pauli 10.2 Diamagnetismo de Landau 10.3 Ferromagnetismo METODOLOGIA: Aulas expositivas e dialogadas, com resolução de exercícios e discussão de artigos da área de Física Estatística. SISTEMA DE AVALIAÇÃO: 1. Os alunos irão resolver sete listas de exercícios dos itens 1 7 do conteúdo programático. 2. Os alunos farão 2 avaliações: i. Avaliação 1: do 1º ao 6º itens do conteúdo programático ii. Avaliação 2: do 7º ao 10º itens do conteúdo programático 3. A média geral será calculada por M f = 60%M l + 25%A %A 2 em que M f é a média final, M l é a média aritmética das listas de exercícios, A 1 é a nota da primeira avaliação e A 2, a nota da segunda avaliação. BIBLIOGRAFIA BÁSICA: 1. REIF, Federick. Fundamentals of statistical and thermal physics. 1 ed. Auckland: McGraw-Hill, p. ISBN 007Y85615X 2. SALINAS, Silvio R. A. Introdução a física estatística. 2. ed. São Paulo: USP, p. (Academica ; 9.) ISBN BAUS, Marc.; TEJERO, Carlos F.; SPRINGERLINK (ONLINE SERVICE). Equilibrium Statistical Physics :. Phases of Matter and Phase Transitions. Springer ebooks Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, ISBN Disponível em : Pág. 2 de 5

3 - CCT BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: 1. LAGE, E. J. S.; Fundação Calouste Gulbenkian. Física estatística. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, p. ; ISBN REICHL, L. E. A modern course in statistical physics. 3rd ed. New York: Wiley-VCH, c p. : ISBN PATHRIA, R. K. Statistical mechanics. 2nd. ed. New York: Elsevier Butterworth-Heinemann, c p. (International Series of Monographs in Natural Philosophy ; 45.) ISBN MANDL, F. Statistical physics. 2 ed. New York: John Wiley & Sons, p. ISBN FLIESSBACH, Torsten. Curso de física estatística. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, p. ISBN LANDAU, L. D; LIFSHITS, E. M. Statistical physics. 3rd. Edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, c p. ; 24 cm. - ISBN Pág. 3 de 5

4 - CCT Data Dia/h.a. Conteúdo Programático 1ª aula: 31/07 Qua/2 Apresentação geral da disciplina. Introdução à Mecânica Estatística. Probabilidade. Métodos de contagem (arranjo, permutação e combinação). Distribuição de probabilidade; distribuições de Poisson e Binomial. 2ª aula: 02/08 Sex/2 Função de distribuição para números grandes; distribuição Gaussina 3ª aula: 07/08 Qua/2 Aspecto estatístico da Mecânica Quântica 4ª aula: 09/08 Sex/2 Contagem estatística na Mecânica Clássica; teorema de Liouville e hipótese ergódica 5ª aula: 14/08 Qua/2 Contagem estatística na Mecânica Quântica 6ª aula: 16/08 Sex/2 O problema do caminho aleatório em uma dimensão 7ª aula: 21/08 Qua/2 Discussão geral do caminho aleatório 8ª aula: 23/08 Sex/2 Especificação do estado microscópico de sistemas clássicos 9ª aula: 28/08 Qua/2 Especificação do estado microscópico de sistemas quânticos 10ª aula: 30/08 Sex/2 Interação térmica entre dois sistemas macroscópicos 11ª aula: 04/09 Qua/2 Interação térmica e mecânica entre dois sistemas 12ª aula: 06/09 Sex/2 Conexão entre o ensemble microcanônico e a termodinâmica 13ª aula: 11/09 Qua/2 Gás ideal monoatômico clássico 14ª aula: 13/09 Sex/2 Conexão com a termodinâmica 15ª aula: 18/09 Qua/2 Ensemble canônico no espaço de fase clássico 16ª aula: 20/09 Sex/2 Flutuações da energia 17ª aula: 25/09 Qua/2 (Semana da Física) Dedução alternativa da distribuição canônica 18ª aula: 27/09 Sex/2 (Semana da Física) Gás ideal monoatômico clássico 19ª aula: 02/10 Qua/2 Distribuição de Maxwell-Boltzmann 20ª aula: 04/10 Sex/2 Teorema da equipartição da energia 21ª aula: 09/10 Qua/2 Gás monoatômico clássico de partículas interagentes 22ª aula: 11/10 Sex/2 Ensemble das pressões 23ª aula: 16/10 Qua/2 Conexão com a termodinâmica; Flutuações da energia e do volume 24ª aula: 18/10 Sex/2 Ensemble grande canônico 25ª aula: 23/10 Qua/2 Conexão com a termodinâmica; Flutuações da energia e do número de partículas Pág. 4 de 5

5 - CCT 26ª aula: 25/10 Sex/2 Avaliação 1 27ª aula: 30/10 Qua/2 Orbitais de uma partícula livre. Formulação do problema estatístico 28ª aula: 01/11 Sex/2 Limite clássico 29ª aula: 06/11 Qua/2 Gás diluído de moléculas diatômicas 30ª aula: 08/11 Sex/2 Gás ideal de Fermi completamente degenerado 31ª aula: 13/11 Qua/2 Gás ideal de Fermi degenerado (T<<T F ) 32ª aula: 20/11 Qua/2 Condensação de Bose-Einstein 33ª aula: 22/11 Sex/2 Gás de fótons; Estatística de Planck 34ª aula: 27/11 Qua/2 Paramagnetismo de Pauli 35ª aula: 29/11 Sex/2 Diamagnetismo de Landau. Ferromagnetismo 36ª aula: 04/12 Qua/2 Avaliação 2 11/12 Qua/2 EXAME Observações: 25/09 e 27/09 - SEMANA DA FÍSICA. A aula será reposta no período vespertino, horário e local a serem definidos. 15/11 - SEM AULA FERIADO NACIONAL PROCLAMAÇÃO DA REPÚBLICA Considerações Finais: Ter, pelo menos, 75% de presença para que não ocorra a reprovação por faltas. Provas de segunda chamada serão realizadas seguindo as normas da RESOLUÇÃO Nº 018/2004 CONSEPE. Sobre o exame final: estudar todo o conteúdo visto no semestre. O exame final será realizado no dia 11 de Dezembro de 2013, horário e local da aula. Pág. 5 de 5