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FISICA DELLA MATERIA 1

CODICE 61736
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU 6 cfu al 3° anno di 8758 FISICA (L-30) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (FISICA )
PERIODO 2° Semestre
PROPEDEUTICITA
Propedeuticità in ingresso
Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
  • FISICA 8758 (coorte 2019/2020)
  • FISICA GENERALE 2 57049
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Primo corso in fisica della materia.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso introduce gli elementi della meccanica statistica classica e quantistica e ne applica i risultati nello studio dei solidi, dei liquidi e dei gas.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Conoscenza degli elementi di base della fisica della materia. Capacità di risolvere semplici esercizi riguardanti gli argomenti del corso.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali per teoria e esercizi.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Richiami di termodinamica

Meccanica statistica classica - Spazio delle fasi. Macrostati e microstati. Equazione di Liouville. Insiemi statistici. Insieme microcanonico. Entropia e temperatura nell'insieme micorcanonico. Conteggio dei microstati e paradosso di Gibbs. Equazione di stato e energia interna del gas ideale. Insieme canonico. Funzione di partizione e relazione con l'energia libera di Hehlmoltz. Fluttuazioni di energia e capacità termica. Teorema di equipartizione dell'energia. Esempi di funzioni di partizione: oscillatore armonico, rotatore rigido, gas ideale. Legge di Dulong e Petit.

Meccanica statistica quantistica - Matrice densità. Insieme microcanonico. Insieme canonico. Funzione di partizione dell'oscillatore armonico ed del rotatore rigico quantistici. Modello di Einstein per il calore specifico dei solidi. Particella con spin 1/2. Insieme grancanonico. Fluttuazioni di densità e compressibilità isoterma.

Gas perfetti quantistici monoatomici - Statistiche di Bose-Einstein e Fermi-Dirac. Densità degli stati in energia. Limite classico: il gas ideale. Gas di Bose fortemente degenere e condensazione di Bose-Einstein.  Gas di Fermi fortemente degenere e calore specifico elettronico nei metalli. Gas perfetti debolmente degeneri. Il gas di fotoni e il corpo nero.

Gas perfetti poliatomici - Approssimazione di Born-Oppenheimer. Molecole biatomiche: funzioni di partizione traslazionale, vibrazionale e rotazionale. Molecole biatomiche eteronucleari. Molecole biatomiche omonucleari: orto- e para-idrogeno. Esempi di molecole triatomiche.

Reticoli cristallini - Reticoli di Bravais e cristalli. Celle unitarie primitive e convenzionali. Cella  di Wigner-Seitz. Reticolo reciproco e prima zona di Brillouin. Esempi di reticoli in 2 e 3 dimensioni.

Vibrazioni reticolari nei solidi - Piccole oscillazioni di una catena lineare con un atomo per cella. Modi normali di vibrazione di un cristallo: trattazione generale. Esempio: catena lineare con due atomi per cella. Fononi.  Energia libera vibrazionale di un solido.  Capacità termica di un solido in approssimazione di Debye.  Vibrazioni reticolari dei solidi tridimensionali e misura delle relazioni di dispersione.

Gas interagenti e liquidi -  Funzione di correlazione a coppie g(r) e potenziale della forza media. Calcolo della pressione e della g(r) per gas interagenti diluiti con l'espansione del viriale.

 

 

 

 

 

 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

RICCARDO FERRANDO (Presidente)

CORRADO BORAGNO

FRANCESCO BUATIER DE MONGEOT

GIULIA ROSSI (Presidente Supplente)

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali per teoria e esercizi.

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Scritto e orale

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Lo studente deve essere in grado di svolgere semplici esercizi e di elaborare in modo autonomo e critico gli argomenti oggetto del corso. Questo viene accertato valutando lo svolgimento degli esercizi nell'esame scritto e la qualità dell'esposizione nell'orale, in cui si verifica specificamente la conoscenza dei concetti fondamentali dal punto di vista teorico e la conoscenza dei corretti ordini di grandezza delle quantità che caratterizzano i fenomeni.

 

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
17/01/2022 09:00 GENOVA Scritto
09/02/2022 09:00 GENOVA Scritto
13/06/2022 09:00 GENOVA Scritto
13/07/2022 09:00 GENOVA Scritto
12/09/2022 09:00 GENOVA Scritto