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

Lectures:

• • Theoretikum zur Theoretischen Physik 4: Statistik
    (Übung, 3 SWS, Martin Eckstein, Fri, 12:00 - 15:00, SR 00.732; Fri, 14:00 - 17:00, SR 01.779, SR 02.729; Fri, 9:00 - 12:00, SR 02.729, TL 1.140)
  • Theoretische Physik 4: Statistik
    (Vorlesung, 4 SWS, Martin Eckstein, Tue, Thu, 10:00 - 12:00, HE)

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:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich): ab 1. Semester
   (Po-Vers. 2017w | NatFak | Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich) | Gesamtkonto | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
2. Mathematik (Bachelor of Science): ab 6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Nebenfach Physik (theoretisch) | Alternative Physik | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
3. Mathematik (Bachelor of Science): ab 6. Semester
   (Po-Vers. 2009 | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Nebenfach Physik (theoretisch) | Module im 2. und 3. Studienjahr | Alternative Physik | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
4. Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien): ab 6. Semester
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Theoretische Physik und Wahlpflichtbereich | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
5. Physik (Bachelor of Science): ab 6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Theoretische Physik 2-4 | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
6. Physik (Bachelor of Science): ab 6. Semester
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Theoretische Physik 4: Statistische Physik)
7. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2018w | 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 2019/2020, 1. Wdh.: WS 2019/2020 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Martin Eckstein

Termin: 20.02.2020, 10:00 Uhr, Ort: HH,HG