PRESENTAZIONE

Il corso si propone di integrare gli aspetti non ancora studiati della fisica statistica.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di approfondire lo studio della Fisica Statistica dei sistemi vicini all’equilibrio. Si affronteranno alcuni temi interessanti come le relazioni di Onsager, i fenomeni termoelettrici, la teoria cinetica dei gas e l’idrodinamica dei fluidi semplici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Obiettivi formativi sono legati al problemi della fisica statistica dei sistemi fuori equilibrio.

Si partira' con la termodinamica alla Callen. Verra' poi discussa la distinzione 

tra sistemi debolmente  fuori equilibrio, con le regole fondamentali di Onsager (simmetria 

dei coefficienti cinetici).

In questo frangente si studieranno alcuni problemi fondamentali: l'effetto Seebeck, l'effetto Peltier

In seguito verranno studiati il moto Browniano,  l'equazione di Boltzmann, la teoria della risposta lineare e

i problemi di idrodinamica

Lo scopo di questo corso e' quello di rendere gli studenti capaci di affrontare problemi non banali di  Fisica statistica.

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PREREQUISITI

FISICA DELLA MATERIA 1

MODALITA' DIDATTICHE

L'utilizzo di piccoli gruppi di lavoro, in cui gli esercizi che vengono dati siano risolti dagli studenti collettivamente.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Programma dettagliato del corso

1. Rapido ripasso di termodinamica [1].

1.1. Equilibrio termodinamico. 1.2. Principi della termodinamica. 1.3. Potenziali termodinamici.

2. Termodinamica lineare dei processi irreversibili [2].

1. 2.1.  Descrizione dei processi irreversibili: affinit`a e flussi.

2. 2.2.  Ipotesi dell’equilibrio locale.

3. 2.3.  Produzione di entropia.

4. 2.4.  Equazioni di bilancio globali e locali.

5. 2.5.  Approssimazione lineare e coefficienti del trasporto.

6. 2.6.  Esempi: conduttivit`a elettrica, coefficiente di diffusione e conduttivit`a termica di un solido isolante.

7. 2.7.  Relazioni di reciprocit`a di Onsager.

3. Effetti termoelettrici [2].

3.1. Conduzione elettrica isoterma: legge di Ohm ed effetto Joule. 3.2. Conduzione termica a circuito aperto.
3.3. Effetto Seebeck.
3.4. Effetto Peltier.

3.5. Effetto Thomson.

4. Moto Browniano [1].

4.1. Teoria di Einstein. 4.2. Teoria di Langevin.

5. Teoria cinetica [1].

5.1. Equazione di Boltzmann.
5.2. Teorema H e approccio all’equilibrio. 5.3. Distribuzione di Maxwell-Boltzmann.

6. Idrodinamica [3, 4].

6.1. Introduzione a spin diffusion [3]. 6.2. Idrodinamica dei fluidi semplici [4].

6.2.1. Leggi di conservazione.
6.2.2. Termodinamica con movimento di massa. 6.2.3. Equazione della produzione di entropia. 6.2.4. Idrodinamica non dissipativa.
6.2.5. Idrodinamica dissipativa.
6.2.6. Equazioni di Navier-Stokes.

7. Correlazioni e risposte dinamiche [4].

7.1. Funzioni di correlazione e risposta dinamiche. 7.2. Esempio: l’oscillatore armonico.
7.3. Propriet`a formali delle funzioni di risposta.

7.3.1. Risposta a campi esterni.
7.3.2. Simmetrie delle funzioni di risposta. 7.3.3. Dissipazione.
7.3.4. Teorema fluttuazione-dissipazione.

8. Teorie di campo medio e fenomeni critici [1].

8.1. Equazione di Van der Waals e indici critici classici.
8.2. Transizione paramagnetica-ferromagnetica.
8.3. Teoria di Curie-Weiss e indici critici classici per il modello di Ising.

9. Teoria di Landau delle transizioni di fase del secondo ordine [1].

9.1. Rottura spontanea di simmetria, parametro d’ordine e indici critici classici. 9.2. Fluttuazioni e criterio di Ginzburg.
9.3. Simmetrie continue e lower critical dimension.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Riferimenti bibliografici

[1] Landau, Lifshits "Fisica teorica", parte dei vol. 5, vol. 10.

[2] N. Pottier. Nonequilibrium Statistical Physics: Linear Irreversible Processes. Oxford graduate texts. Oxford University Press, 2014.

[3] D. Forster. Hydrodynamic Fluctuations, Broken Symmetry, And Correlation Functions. Advanced Books Classics. Avalon Publishing, 1995.

[4] P. M. Chaikin and T. C. Lubensky. Principles of Condensed Matter Physics. Cambridge University Press, 1995.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

NICODEMO MAGNOLI (Presidente)

ANDREA AMORETTI

PIERANTONIO ZANGHI' (Presidente Supplente)

PAOLO SOLINAS (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Dal 23 settembre 2024 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova orale. Una domanda sara' suggerita dallo studente e la seconda domanda sara' proposta dal sottoscritto.

Per gli studenti con disabilità o con DSA si rimanda alla sezione Altre Informazioni.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Valutazione della prova orale.

Si considerera' lo sviluppo della preparazione dall'inizio del corso alla fine del corso.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: FISICA 9012 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici