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Física Estadística
- Clases Expositivas (42 Hours)
- No Presenciales (0 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (14 Hours)
- Tutorías Grupales (4 Hours)
La asignatura pertenece a la materia denominada Termodinámica y Física Estadística. Es obligatoria y de carácter teórico-práctico .
La Física Estadística tiene por objeto entender cómo ciertas propiedades de los cuerpos extensos, formados por un gran número de partículas, dependen de los constituyentes microscópicos y de sus interacciones. Las técnicas que se emplean son tan potentes que se pueden usar para tratar sistemas complejos de la más diversa índole, y se está convirtiendo en una disciplina de referencia para tratar problemas que involucren muchos grados de libertad.
Es necesario que el alumno tenga conocimientos de Cálculo diferencial e integral, Fundamentos de Física moderna, Termodinámica y Física Cuántica. Es conveniente también estar cursando (o haber cursado) la asignatura de Mecánica Cuántica. También se recomienda poseer un conocimiento suficiente del inglés para poder consultar una bibliografía más extensa.
El objetivo es que durante el desarrollo de esta asignatura el estudiante adquiera las competencias transversales de capacidad de análisis y síntesis (CT1), capacidad de organización y planificación (CT2), comunicación oral y escrita (CT3), resolución de problemas (CT6), razonamiento crítico (CT8), aprendizaje autónomo (CT9), creatividad (CT10), iniciativa y espíritu emprendedor (CT11), así como las competencias específicas de conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes (CE1), capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos (CE2), capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático (CE5) y capacidad de transmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes (CE7).
Estas competencias están asociadas a los siguientes resultados del aprendizaje:
- Conocer los fundamentos de la probabilidad y estadística necesarios para su aplicación en problemas de física con muchos constituyentes.
- Saber distinguir las condiciones de aplicación de las colectividades microcanónica, canónica y gran canónica.
- Aprender a calcular la función de partición en distintas situaciones físicas y analizar su relación con las magnitudes termodinámicas.
Tema 1.- Fundamentos de termodinámica
Tema 2.- Distribuciones de probabilidad
Tema 3.- Termodinámica Estadística
Tema 4.- Colectividades estadísticas: microcanónica, canónica y gran canónica
Tema 5.- Aplicaciones de la colectividad canónica
Tema 6.- Aplicaciones de la colectividad gran canónica: gases cuánticos
La metodología docente se estructura en tres tipos de actividades formativas:
- Clases expositivas de teoría y prácticas de tablero, impartidas al grupo completo: Se expondrán los contenidos teóricos de la asignatura motivados e ilustrados con ejemplos, favoreciendo la participación del alumno a través de la consulta de aquellas dudas que le puedan surgir. Se utilizará la pizarra siendo especialmente cuidadoso en los razonamientos y los cálculos. En dichas clases se propondrán trabajos a realizar por los alumnos al objeto de que profundicen en algunos aspectos de la materia bajo dos modalidades: Trabajos de ampliación de contenidos (presentación por escrito) y Hojas de Problemas (a resolver en las prácticas de aula). Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad son: CT1, CT2, CT8, CT9, CE1, CE2, CE5
- Seminarios/Prácticas de Aula: Con una periodicidad quincenal, se dedicará una hora de seminario para resolver ejercicios propuestos en las Hojas de Problemas. La participación activa en estos seminarios contará para la evaluación continua. Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad formativa son: CT1, CT2, CT3, CT6, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, CE5, CE7
- Tutorías grupales, realizadas en grupos reducidos en sesiones de una hora cada una: Dedicadas a la aclaración de dudas sobre teoría y problemas de la asignatura, deben ser eminentemente participativas. Los alumnos deberán participar en la resolución de problemas propuestos al iniciarse la sesión. Uno de los objetivos de estas sesiones es permitir al profesor conocer el grado real de asimilación de los contenidos impartidos en la asignatura. Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad formativa son: CT1, CT3, CT6, CT8, CE1, CE2, CE5
El volumen de trabajo que se estima necesario para alcanzar los objetivos marcados se recoge en las siguientes tablas:
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 39 | 26 | |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 13 | 8 | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | --- | |||
Prácticas clínicas hospitalarias | --- | |||
Tutorías grupales | 4 | 3 | ||
Prácticas Externas | --- | |||
Sesiones de evaluación | 4 | 3 | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | 15 | 10 | |
Trabajo Individual | 75 | 50 | ||
Total | 150 |
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | Clase Expositiva | Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres | Prácticas de laboratorio /campo /aula de informática/ aula de idiomas | Prácticas clínicas hospitalarias | Tutorías grupales | Prácticas Externas | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total |
1 | 17 | 4 | 1 | 5 | 2 | 10 | 12 | |||||
2 | 17 | 4 | 1 | 5 | 2 | 10 | 12 | |||||
3 | 22 | 5 | 3 | 1 | 1 | 10 | 2 | 10 | 12 | |||
4 | 32 | 9 | 3 | 1 | 1 | 14 | 3 | 15 | 18 | |||
5 | 40 | 11 | 3 | 1 | 1 | 16 | 4 | 20 | 24 | |||
6 | 22 | 6 | 2 | 1 | 1 | 10 | 2 | 10 | 12 | |||
Total | 150 | 39 | 13 | -- | -- | 4 | -- | 4 | 60 | 15 | 75 | 90 |
El sistema de evaluación se basará en los siguientes elementos:
- Exámenes de carácter teórico-práctico: 75%
- Ejercicios y trabajos de ampliación de contenidos: 20%
- Participación activa del alumno: 5%
Notas:
- Las calificaciones obtenidas en las actividades que no sean la prueba teórico-práctica serán tenidas en cuenta en todas las convocatorias del presente curso.
- Para la convocatoria extraordinaria adelantada se podrá habilitar un procedimiento para evaluar el 25% correspondiente a las pruebas de calificación que no sean la prueba escrita teórico-práctica.
- Para los estudiantes con dedicación a tiempo parcial que soliciten la realización de una única prueba de evaluación, la prueba teórico-práctica supondrá el 100% de la calificación final.
Bibliografía
- F. Reif, Fundamentals of Statistical and Thermal Physics (Mc. Graw Hill, 1965)
- K. Huang, Statistical Mechanics (Wiley, 1987)
- D. Tong, Lectures on Statistical Physics (https://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/statphys.html)
- C. F. Tejero y J. M. R. Parrondo, 100 problemas de Física Estadística (Alianza Editorial, 1996)
Bibliografía (extra)
- L. Landau y E. Lifshitz, Física Estadística (Reverté 1975)
- W. Greiner, L. Neiser, and H. Stöcker, Thermodynamics and Statistical Mechanics (Springer, 1995)
- H.B. Callen, Termodinámica (Ed AC, 1975)