Curso de Física Estatística
Versão Online
O curso apresentado aqui é resultado do curso de Física Estatística apresentado por mim no curso de graduação do IFGW-UNICAMP durante o período de atividade remota emergencial que ocorreu nos anos de 2020 e 2021.
A versão apresentada aqui corresponde a 27 aulas gravadas no segundo semestre de 2021.
Aulas, Slides e vídeos. – Aulas ministradas no segundo semestre de 2021
Aula 1 – Introdução e motivação – Slides – Vídeo
Aula 2 – Probabilidades -Slides – Video
Probabilidades. Jogo de moedas. Passeio aleatório. Equação de difusão.
Aula 3 – Passeio aleatório. Valores médios – Slides – Vídeo
Aula 4 – Limite de genes números – Slides – Vídeo
Probabilidade no limite de grandes números. O passeio aleatório no limite do contínuo. A probabilidade Gaussiana.
Aula 5 – Meta da física estatística (FE) – Slides – Vídeo
Aula 6 – O gás ideal clássico. Slides –
O sistema clássico. Espaço de fase em 1-D. O gás ideal com N partículas com energia E constante. Contando estados. A descrição em (N, V, E). Densidade de pontos no espaço de fase.
Aula 7 -Ergodicidadee Teorema de Liouville – Slides – Vídeo
Aula 8 – Ensemble microcanônico-I – Slides – Vídeo
Ensemble microcanônico. A entropia de Boltzmann. O limite termodinâmico. O gás ideal clássico.
Aula 9 – Ensemble microcanônico-II – Slides – Vídeo
Ensemble microcanônico. Postulados da entropia. O paramagneto ideal. Lei de Curie.
Aula 10 – Aplicações do EMC – Slides – Vídeo
O sólido de Einstein. Calor específico em baixas temperaturas. O sistema de dois níveis. Efeito Schottky. Temperatura negativa. O laser.
Aula 11 – As varias faces da ENTROPIA – Slides – Vídeo
Aula 12 – Revisão e mais exemplos – Slides – Vídeo
Aula 13 – Ensemble canônico (EC) I- Slides – Vídeo
O Ensemble Canônico. Fator de Boltzmann e função de partição. Limite termodinâmico. Conexão com a termodinâmica.
Aula 14 – Ensemble canônico (EC) II- Slides – Vídeo
O paramagneto ideal revisitado. Conexão com a termodinâmica. Dedução alternativa.
Postulado da entropia máxima.
Aula 15 – Ensemble canônico (EC) III- Slides – Vídeo
Ensembles. Probabilidade e entropia no EC. Valor médio e flutuações. O sistema de dois níveis revisitado.
Aula 16 – Ensemble canônico (EC) IV- Slides – Vídeo
O sólido de Einstein. O gás de Boltzmann. O EC no espaço de fase. O gás clássico. O gás ideal.
Aula 17 – O gás ideal clássico no EC slides – Vídeo
O paradoxo de Gibbs. Entropia de mistura. N osciladores clássicos. Teorema da equipartição de energia.
Aula 18 – O gás clássico interagente – Vídeo
O gás clássico interagente. Expansão do virial. Equação de van der Waals.
Teoria microscópica do gás clássico em baixas densidades. Resultados rigorosos.
Aula 19 – Paramagneto ideal, caso geral – Vídeo
Paramagneto ideal, caso geral. A função de Brillouin. Resultados experimentais.
Aula 20 – Ferronagmetismo – Vídeo
Origem do termo de (exchange) troca. Modelos de Heisenberg e Ising. Campo molecular de Weiss.
O estado ferromagnético.
Aula 21 – Transições de fase – Vídeo
Caso clássico. A solução de Weiss para o caso de spin ½. Expoentes críticos. Modelos de spin: Heisenberg, Ising, XY, Vidro de Spin e RKKY.
Aula 22 – Modelo de Ising. Solução exata em 1-D – Vídeo
Solução exata em 1-D. Solução em campo H = 0. Solução em campo H finito. A solução de Onsager para o caso 2-D.
Aula 23 – Métodos numéricos – Vídeo
Apesar de aparecer com Aula-25, esta de fato é a Aula-23. O vídeo explica isto!
Trassições de fase. O modelo de Ising em 2-D. Solução exata de Onsager. Método de Monte Carlo. Algoritmo de Metropolis. Exemplos numéricos. Modelo XY. Transição de Kosterlitz-Thouless. Outros modelos. Parâmetro de ordem. Teorias de Landau e Ginsburg-Landau. FE de campos de Landau.
Aula 24 – Ensemble Grande Canônico (EGC) – Vídeo
Ensemble Grande Canônico (EGC). Relação com a termodinâmica. O Grande Potencial termodinâmico. O gás ideal no EGC.
Aula 25 – Gases quânticos – Vídeo
Gases quânticos e o EGC. Estatísticas de Fermi-Dirac e Bose -Einstein. O limite clássico.
Aula 26 – O gás de elétrons – Vídeo
Teorias de Drude e Sommerfeld. O gás de elétrons não interagente em T = 0. Densidade de estados e estados eletrônicos em sólidos. Paramagnetismo de Pauli. Elétrons em sólidos. Calor específico eletrônico. Falhas do modelo do elétron livre. Supercondutividade.
Aula 27 – Resumo e Condensação de Bose-Einstein – Video
Revisão dos ensembles. Revisão de gases quânticos. O gás de bósons livres. Condensação de Bose Einstein (BEC).
