Introdução à Física Estatística. Noções básicas de Mecânica Estatística e seus objecticos.
Revisão de conceitos da teoria cinética de gases. Lei de Avogadro. Modelo microscópico do gás ideal. Noção de graus de liberdade. Equipartição da energia. Densidade de um gás a temperatura constante num campo gravitacional uniforme.
Factor de Boltzmann na energia potencial. Cálculo da distribuição de velocidades de Maxwell. Obtenção da distribuição de Maxwell-Boltzmann. Médias e distribuições. Cálculo de valores médios usando a análise dimensional.
Revisão de conceitos de dinâmica em Mecânica Clássica. Conceito de espaço de fases.
Conceitos de dinâmica em Mecânica Quântica. Equação de Schrodinger dependente e independente do tempo. Espaço de Hilbert. Aplicação à partícula livre numa caixa a uma dimensão. Densidade de probabilidade. Equação de De Broglia. Princípio de Heisenberg. Princípio de correspondência de Bohr. Distribuição de probabilidade clássica e quântica. Análise de aspectos quânticos de vários sistemas físicos: partícula numa caixa a duas e a três dimensões. Oscilador harmónico e gás de N moléculas monoatómicas. Spin de uma partícula. Revisão dos postulados da Mecânica Quântica. Estados degenerados e ensemble microcanónico.
Introdução ao conceito de probabilidade em Mecânica Estatística clássica . Obtenção da energia média e sua conexão com a Termodinâmica.
Introdução ao conceito de Mecânica Estatística Quântica de equilíbrio. Estados puros e estados de mistura. Matriz densidade. Conceito de energia interna em Mecânica Estatística. Significado de calor e trabalho em Mecânica Estatística.
Ideias básicas da Mecânica Estatística. Entropia e postulado fundamental da Mecânica Estatística. Tipos de distribuição de probabilidade em Mecânica Estatística de equilíbrio: distribuições microcanónica, canónica e grande canónica.
Dedução da fórmula de Boltzmann na distribuição microcanónica e interpretação de Nernst.
Introdução ao estudo da distribuição canónica. Breve revisão da Termodinâmica de equilíbrio. Função partição na distribuição canónica. Energia livre de Helmholtz e sua relação com a função partição. Papel da função partição em Mecânica Estatística. Desvio quadrático médio da energia e calor específico. Aplicações da distribuição canónica ao estudo de propriedades termodinâmicas de sistemas físicos: gás perfeito e sistema quântico com dois níveis de energia. Análise da curva característica do calor específico de Schottky. Significado da temperatura no contexto da Termodinâmica e da Física Estatística. Sistemas com temperaturas termodinâmicas negativas.
Descrição estatística do sólido de Einstein no contexto das distribuições microcanónica e canónica. Lei de Dulong e Petit. Graus de liberdade rotacionais e vibracionais de moléculas diatómicas.
Ensemble grande-canónico e respectiva função partição. Potenciais termodinâmicos associados à função partição grande-canónica. Partículas distinguíveis e indistinguíveis. Gás ideal monoatómico no contexto do ensemble grande-canónico. Entropia de um gás ideal e o paradoxo de Gibbs. Partículas de Fermi e de Bose. Estatística de Bose-Einstein e condensação de Bose-Einstein. Distribuição de Fermi-Dirac. Distribuição de Planck. Gás de fotões. Radiação de um corpo negro.

1. R. Bowley, M. Sánchez, “Introductory Statistical Mechanics”, Clarendon Press, 1996.
2. D. Schroeder, “An introduction to Thermal Physics”, Addison Wesley Longman, 1999.
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4. S. Salinas, “Introduction to Statistical Physics”, Springer, 2001.
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6. F. Mandl, “Statistical Mechanics”, 2ª ed., John Wiley & Sons, 1998.
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8. T. Fliessbach, “Curso de Física Estatística”, Fundação C. Gulbenkian, 2000.