Theoretische Physik 4: Statistische Physik (TP-4)10 ECTS
(englische Bezeichnung: Theoretical Physics 4: Statistical Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Theoretische Physik 4: Statistische Physik)

Lehrveranstaltungen:

• • Theoretikum zur Theoretischen Physik 4: Statistik
    (Übung, 3 SWS, Michael Schmiedeberg et al., Mi, Do, 10:15 - 12:00, HE, Zoom-Meeting; Mo, 12:00 - 12:30, StudOn; Schriftlich per StudOn und mündlich per Zoom; Falls möglich und gewünscht alle 2 bis 3 Wochen in Präsenzform (nach Präsenz-Fragestunde).)
  • Theoretische Physik 4: Statistik
    (Vorlesung, 4 SWS, Michael Schmiedeberg, Mi, Do, 8:30 - 10:00, HE; Di, Fr, 10:15 - 12:00, Zoom-Meeting; Di, Fr, 10:00 - 10:15, StudOn; Hauptsächlich per StudOn; Fragestunden per Zoom und falls möglich und gewünscht alle 2 bis 3 Wochen in Präsenzform.)

Inhalt:

• Hauptsätze der Thermodynamik:

Arbeit und Wärme, reversible und irreversible Prozesse, adiabatische Prozesse, Zusammenhang von Entropieänderung und Wärmezufuhr,

• Thermodynamische Potentiale:

Definitionen, Thermodynamische Zustandsgrößen, Variablentransformationen,

• Kreisprozesse:

Wärmekraftmaschinen, Carnot-Prozess, Wirkungsgrad

• Statistische Ensembles:

mikrokanonisches, kanonisches und großkanonisches Ensemble, Zustandssumme, statistische Definition der freien Energie und der Entropie, Anwendung der kanonischen Verteilung auf Zweiniveausystem und den harmonischen Oszillator

• Bose und Fermi-Statistik:

Bose-Verteilung, Planck-Verteilung für die Wärmestrahlung, Bose-Einstein Verteilung, Bose-Einstein-Kondensation, Fermi-Dirac-Verteilung

• Phasenübergänge und kritisches Verhalten:

diskontinuierliche und kontinuierliche Übergänge, Ising-Modell

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• erläutern und erklären die theoretisch-physikalische Beschreibung der Thermodynamik und statistischen Physik und reflektieren vorgestellte Theorien gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis

• strukturieren Probleme mathematisch und lösen sie eigenständig
  

Literatur:

Klassische Lehrbücher zur Vorlesung, z.B.:

• L. D.Landau, E. M. Lifschitz (Bd.5), Statistische Physik, Verlag Harri Deutsch

• J. Honerkamp, H. Römer, Klassische Theoretische Physik, Springer

• W. Nolting, Grundkurs, Theoretische Physik 6: Statistische Physik, Springer

Zu speziellen Themen wird weitere Literatur empfohlen

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Theoretische Physik: Statistische Physik (Prüfungsnummer: 62401)

(englischer Titel: Theoretical physics: Statistical physics)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 10 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Jede Woche gibt es eine Übungsaufgabe, die freiwillig schriftlich zur Korrektur abgegeben werden kann. Wer für diese Aufgaben mindestens 50% der möglichen Punkte erhält, bekommt einen Notenbonus von 0,3 oder 0,4 auf die Klausurnote. Ein weiterer Notenbonus von 0,3 oder 0,4 kann durch das Vorrechnen von mindestens drei Übungsaufgaben in den Übungen erreicht werden.

Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: WS 2020/2021 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Michael Schmiedeberg