UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

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CÓDIGO: FOR-DO-020
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FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO
VICERRECTORIA DE DOCENCIA
FACULTAD DE: CIENCIAS BÁSICAS
PROGRAMA DE: FÍSICA
PLANEACIÓN DEL CONTENIDO DE CURSO
1. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO
NOMBRE
CÓDIGO
SEMESTRE
NUMERO DE CRÉDITOS
REQUISITOS
HORAS PRESENCIALES DE
ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO
ÁREA DE FORMACIÓN
TIPO DE CURSO
FECHA DE ACTUALIZACIÓN
:
:
:
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:
:
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:
MECÁNICA ESTADÍSTICA
21048
VIII
4
210250
4
FORMACIÓN DISCIPLINAR
TEÓRICO-PRESENCIAL
ENERO DE 2015
2. DESCRIPCIÓN:
En esta asignatura se estudian los sistemas compuestos por muchas partículas. Constituye una
parte fundamental de la física moderna con multitud de aplicaciones en numerosos campos. Se
puede construir a partir de una serie de hipótesis cuya justificación se realiza en función de los
resultados que se obtienen, permitiendo justificar las leyes de la termodinámica a partir de
estructuras microscópicas.
3. JUSTIFICACIÓN
El curso constituye un tema básico dentro del programa de física. Para la comprensión de los
fenómenos físicos, el estudio de la física del estado sólido, el comportamiento de sistemas de
muchas partículas, entre otros casos, es necesario comprender los fenómenos descritos por la
mecánica estadística.
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FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO
VICERRECTORIA DE DOCENCIA
4. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO
Estudiar el comportamiento de un sistema compuesto de muchas partículas, a partir de sus
propiedades microscópicas.
5. COMPETENCIA GENERAL DEL CURSO
Predecir el comportamiento termodinámico de sistemas macroscópicos a partir de los
microestados de las partículas constituyentes, haciendo uso de los principios estadísticos junto a
las leyes de la mecánica.
6. PLANEACIÓN DE LAS UNIDADES DE FORMACIÓN
VER ANEXOS
7. BIBLIOGRAFÍA
7.1.
BÁSICA
•
Greiner W., Neise L., Stöker. H. Thermodynamics and statistical mechanics.
Springer (1997).
•
Reichl L. A modern course in statistical mechanics (third revised and
updated edition) Wiley-Vch (2009).
•
Schwabl F. Advanced quantum mechanics (third edition) Springer (2005).
•
Reif F. Stistical and thermal physics McGraw Hill (1985).
•
Reif, F. Física Estadística. Berkeley Physics Course. Vol. V. Ed. Paraninfo.
Barcelona (1975).
7.2.
COMPLEMENTARIA
•
Gabriel Pérez. Mecánica Estadística, notas_de_clase. Cinvestav, Mérida,
México (2008).
•
Pathria R. K. Statistical Mechanics. 2nd. Ed. BH, Canada (1996).
•
Isihara A. Statistical Physics. Academic Press, New York (1971).
•
Walecka J. D. Fundamentals of Statistical Mechanics. Stanford University
Press. California USA (1989).
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FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO
VICERRECTORIA DE DOCENCIA
UNIDAD 1. REVISIÓN DE LA TERMODINÁMICA
COMPETENCIA
CONTENIDOS
Tiempo: 2 semanas
ESTRATEGIAS DIDACTICAS
INDICADORES DE LOGROS
-Analizar la formulación
axiomática de la
termodinámica.
-Utilizar los conceptos de
equilibrio termodinámico y
potenciales
termodinámicos para
describir un proceso.
-Derivar conceptos
termodinámicos a partir de
principios axiomáticos.
-Clases formales de los
conceptos teóricos
-Resolución de ejercicios en
clase.
-Exposiciones de temas
básicos vistos previamente
en otros cursos.
-Resolución de talleres en
casa.
-Equilibrio Térmico,
Contacto Térmico,
Temperatura, escalas de
temperatura.
-Calor, trabajo y primera ley
de la termodinámica.
-Entropía y segunda ley de
la termodinámica.
-Potenciales
termodinámicos y
principios.
UNIDAD 2.CONCEPTOS BÁSICOS DE PROBABILIDAD
COMPETENCIA
CONTENIDOS
Tiempo: 2 semanas
ESTRATEGIAS DIDACTICAS
- Entender el concepto de
probabilidad y de densidad
de probabilidad en
conexión con un sistema
estadístico.
-Familiarizarse con la
distribución Gaussiana y sus
propiedades.
-Comprender las
consecuencias de los
teoremas de límite central y
fluctuación-disipación.
-Clases formales de los
conceptos teóricos
-Resolución de ejercicios en
clase.
-Resolución de talleres en
casa.
-Conceptos básicos de
probabilidad.
-Densidad de probabilidad,
valores medios,
fluctuaciones y función
característica.
-Distribución Gaussiana.
Teorema del Límite central.
-Distribución binomial.
Teorema de fluctuacióndisipación.
Vo. Bo. Comité Curricular
Si Si
No
-Solución de problemas de
termodinámica
-Aplicación de los
conceptos de trabajo y
calor en la termodinámica.
-Asociación la
termodinámica con
problemas reales.
INDICADORES DE LOGROS
Solución de problemas de
probabilidad
-Relación de los conceptos
de probabilidad con los
sistemas físicos
Discusión de problemas en
clase.
ESTRATEGIAS
EVALUATIVAS
-El profesor debe diseñar
un plan de evaluación y
comunicarlo a los
estudiantes durante las
primeras semanas del
semestre. El plan podrá
incluir quices, trabajos,
talleres, exámenes y
exposiciones de acuerdo al
criterio del profesor.
ESTRATEGIAS
EVALUATIVAS
El profesor debe diseñar un
plan de evaluación y
comunicarlo a los
estudiantes durante las
primeras semanas del
semestre. El plan podrá
incluir quices, trabajos,
talleres, exámenes y
exposiciones de acuerdo al
criterio del profesor.
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VICERRECTORIA DE DOCENCIA
UNIDAD 3 ENSAMBLES ESTADÍSTICOS*
Tiempo: 4 semanas
COMPETENCIA
CONTENIDOS
Manejar del concepto de
ensamble como descriptor
de un sistema. Asimilar la
conexión entre ensamble
microcanónico y sistemas
aislados, ensamble
canónico y sistema cerrado,
y ensamble macro-canónico
y sistema abierto.
-Ensamble estadístico y
entropía estadística.
-Ensamble microcanónico.
Ejemplos.
-Ensamble canónico.
Ejemplos y aplicaciones.
-Equivalencia entre
entropía termodinámica y
entropía estadística.
-Calor específico de un
sólido modelado como una
colección de osciladores
cuánticos.
-Ensamble macro-canónico.
Ejemplos.
Entender la justificación de
la termodinámica a partir la
descripción por medio de
ensambles.
Vo. Bo. Comité Curricular
Si Si
ESTRATEGIAS DIDACTICAS
No
INDICADORES DE LOGROS
Clases formales de los
conceptos teóricos.
Solución de problemas
propuestos.
Resolución de ejercicios en
clase.
Dominio del concepto de
ensamble. Aplicación a
sistemas físicos.
Resolución de talleres en
casa.
Discusión de problemas en
clase.
ESTRATEGIAS
EVALUATIVAS
El profesor debe diseñar un
plan de evaluación y
comunicarlo a los
estudiantes durante las
primeras semanas del
semestre. El plan podrá
incluir quices, trabajos,
talleres, exámenes y
exposiciones de acuerdo al
criterio del profesor.
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VICERRECTORIA DE DOCENCIA
UNIDAD 4 SIMETRÍA DE INTERCAMBIO Y SUS EFECTOS EN LA ESTADÍSTICA DE UN SISTEMA Tiempo: 5 semanas
COMPETENCIA
CONTENIDOS
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
INDICADORES DE LOGROS
Entender los postulados de
simetría y sus
consecuencias sobre el
manejo de estados y
operadores.
Formular un sistema
simétrico en términos de su
base de Fock y operadores
escalera.
Apreciar los efectos de
simetría en comparación
con los resultados clásicos.
-Operadores de
permutación y grupo de
permutación. Notación y
ejemplos.
-Operadores de
simetrización y
antisimetrización.
Normalización de estados
simétricos.
Base de Fock y operadores
escalera: Bosones y
Fermiones.
Gases cuánticos:
distribución de BoseEinstein y Fermi-Dirac.
Condensado de BoseEinstein
-Clases formales de los
conceptos teóricos.
-Resolución de ejercicios en
clase.
-Resolución de talleres en
casa.
-Solución de problemas
propuestos.
-Aplicación de los
conceptos formulados a
situaciones propuestas.
-Discusión de problemas en
clase.
ESTRATEGIAS
EVALUATIVAS
El profesor debe diseñar un
plan de evaluación y
comunicarlo a los
estudiantes durante las
primeras semanas del
semestre. El plan podrá
incluir quices, trabajos,
talleres, exámenes y
exposiciones de acuerdo al
criterio del profesor.
* El profesor podrá profundizar en esta unidad de acuerdo a su criterio.
** OBSERVACIÓN: Este programa se presenta como una guía de los contenidos de la materia y no constituye una ruta obligada del curso. El profesor
podrá retocar el orden o el contenido de acuerdo a sus consideraciones siempre y cuando se mantenga la esencia del curso y se siga una secuencia
lógica.
Vo. Bo. Comité Curricular
Si Si
No