Statistische Physik



Vorlesungen: Johannes Berg
Übungen: Simon Dettmer und Chau Nguyen


Statistische Physik beschreibt Systeme vieler Teilchen und spielt eine fundamentale Rolle in der Festkörperphysik, der Astrophysik und Kosmologie sowie der Biologie.
Sie schlägt eine Brücke zwischen der mikroskopischen Welt einzelner Teilchen und makrosopischen Konzepten wie Druck und Temperatur.
Diese Vorlesung gibt eine Enführung in die Grundlagen der statistischen Physik und Thermodynamik.
Diese Vorlesung ist Teil des Bachelor Kurses in Physik.

Termine

Vorlesungen: Mittwoch 14:00-15:30 und Freitag 10:00-11:30 in Hörsaal III
Übungen: Dienstags nach Vereinbarung

Zum Ausprobieren

In der Vorlesung wurden verschiedene Systeme mit Grafiken aus Mathematica demonstriert. Hier die entsprechenden Dateien.
.cdf-Dateien lassen sich mit dem Wolfram CDF Player (500Mb, sorry!) betrachten, die .nb-Dateien können Sie mit den Rechnern im CIP-Lab unter Mathematica selbst editieren und verändern.

Entropie des idealen Gases und des Paramagneten (.pdf, .cdf, .nb)
Ising Modell in einer Dimension (.pdf, .cdf, .nb)
Ising Modell in zwei Dimensionen (.pdf, .cdf, .nb)

Illustrationen zum zentralen Grenzwertsatz finden Sie hier und hier (dritte Abbildung auf dieser Seite, s. Text).

Es gibt eine Vielzahl von Applets, die das Ising-Modell in 2 Dimensionen simulieren. Diese hier erlaubt verschiedene Randbedingungen umzusetzen, mit diesem hier kann man sowohl die Temperatur als auch das Magnetfeld einstellen.

Klausur

Klausurtermin ist der 10.2., also sehr kurz nach dem Ende der Vorlesung. Bis 30. Januar schicken wir eine Liste der zur Klausur Zugelassenen an das Prüfungsamt.
Sollten Sie nicht gleich danach auf KLIPS ihre Zulassung sehen: bitte keine Panik, das System ist bisweilen etwas langsam.
Es können auch bis kurz vor der Klausur von Hand Nachmeldungen gemacht werden.Abmeldungen sind bis zum Tag vor der Klausur möglich.
Die Klausurergebnisse finden Sie auf der Übungsseite. Die Klausureinsicht findet am Dienstag 24.2 um 14 Uhr im Zimmer 0.02 des Neubaus THP statt. Eine Musterlösung finden sie auf der Übungsseite.
Termin der Nachklausur ist der 25.3., 12.30-15.30 im Hörsaal I. Vorab gibt es wieder eine Fragestunde am 19.3, 10 Uhr im Erdgeschoss des Neubaus Theoretische Physik.

Literatur

Kittel und Kroemer, Thermodynamik: Elementare Darstellung der Thermodynamik auf moderner quanten-statistischer Grundlage, Oldenburg
T. Fließbach, Statistische Physik, Spektrum
F. Reif, Statistische Physik und Theorie der Wärme, de Gruyter, Berlin 1987.
Landau und Lifschitz, Statistische Physik, Verlag Europa-Lehrmittel
Pathria and Beale, Statistical Mechanics, Academic Press (frühere Ausgaben von Pathria als Alleinautor sind auch geeignet)
(in etwa mit aufsteigendem Anspruch)

H. Callen, Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, Wiley (für Thermodynamik)



Animation: Teilchen eines Gasmodells tauschen durch elastische Kollisionen Energie aus. Einzelne Teilchen des Gases sind rot eingefärbt, um sie besser verfolgen zu können.
Quelle: Greg L at the English language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons