Condensed Matter Theory group Institut für Physik Carl von Ossietzky Universität D - 26111 Oldenburg

Übersicht

Thermodynamik und Statistik (Wintersemester 2013/14; 5.04.321/321Ü)

• Aus dem Inhalt (14 Semesterwochen):

  • I. Klassische Statistische Mechanik
    • I 1.) Das mikrokanonische Ensemble
    • I 2.) Die Entropie
    • I 3.) Temperatur, Druck und chemisches Potential
    • I 4.) Die Gibbs'sche Form und die Gibbs-Duhem-Beziehung
    • I 5.) Das kanonische Ensemble und die Freie Energie
    • I 6.) Thermodynamische Potentiale und das großkanonische Ensemble
    • I 7.) Universelle Beziehungen zwischen Materialgrößen

  • II. Formulierung der quantenmechanischen Statistik
    • II 1.) Quantenmechanische Ensemble-Theorie: Die Dichtematrix
    • II 2.) Der Dichteoperator für die verschiedenen Ensembles
    • II 3.) Beispiele für den Umgang mit dem Dichteoperator
    • II 4.) Systeme ununterscheidbarer Teilchen
    • II 5.) Die kanonische Dichtematrix für ein System freier Teilchen
    • II 6.) Das quantenmechanische ideale Gas im mikrokanonischen Ensemble
    • II 7.) Das ideale Gas im kanonischen und großkanonischen Ensemble
    • II 8.) Statistische Eigenschaften der Besetzungszahlen
    • II 9.) Die Sattelpunktsmethode

  • III. Bose-Gase: Theorie und Anwendungen
    • III 1.) Thermodynamik idealer Bose-Gase
    • III 2.) Bose-Einstein-Kondensation
    • III 3.) Thermodynamik der Schwarzkörper-Strahlung
    • III 4.) Thermodynamik der Phononen

  • IV. Fermi-Gase: Theorie und Anwendungen
    • IV 1.) Thermodynamik idealer Fermi-Gase
    • IV 2.) Das entartete Fermi-Gas
    • IV 3.) Die Sommerfeld-Entwicklung
    • IV 4.) Magnetismus idealer Fermi-Gase

  • V. Wechselwirkende Systeme
    • V 1.) Statistische Mechanik klassischer realer Gase
    • V 2.) Das Ising-Modell

• Empfohlene Literatur (Liste NICHT vollständig):

  • K. Huang:
    Statistical Mechanics
    John Wiley, New York (2nd edition, 1987)

  • L. D. Landau, E. M. Lifshitz:
    Course of Theoretical Physics, Volume 5: Statistical Physics, Part 1
    Butterworth-Heinemann, Oxford (3rd edition, 1984)

  • D. A. McQuarrie:
    Statistical Mechanics
    University Science Books, Sausalito (2nd rev. edition, 2000)

  • R. K. Pathria:
    Statistical Mechanics
    Butterworth-Heinemann, Oxford (2nd edition, 1996)

  • L. E. Reichl:
    A Modern Course in Statistical Physics
    Wiley-VCH, Weinheim (2. Auflage, 1998)

  • P. Reineker, M. Schulz, B. M. Schulz:
    Theoretische Physik V: Statistische Physik und Thermodynamik
    Wiley-VCH, Weinheim (1. Auflage, 2010)

  • F. Reif:
    Fundamentals of Statistical and Thermal Physics
    Mc Graw-Hill, Singapore (International Student Edition, 1965)

• Fragen zum Selbsttest: Die "Quickies" der Woche(n)!

  • Quickies 1
    
  • Quickies 2
    
  • Quickies 3
    
  • Quickies 4
    
  • Quickies 5
    
  • Quickies 6
    
  • Quickies 7
    
  • Quickies 8
    
  • Quickies 9
    
  • Quickies 10
    
  • Quickies 11
    
  • Quickies 12
    
  • Quickies 13
    
  • Quickies 14
    

• Übung macht den Meister: Die Übungsaufgaben

  • Übungsblatt 1
  • Übungsblatt 2
  • Übungsblatt 3
  • Übungsblatt 4
  • Übungsblatt 5
  • Übungsblatt 6
  • Übungsblatt 7
  • Übungsblatt 8
  • Übungsblatt 9
  • Übungsblatt 10
  • Übungsblatt 11
  • Übungsblatt 12
  • Übungsblatt 13

• Vorlesungsskript

  • Fassung vom Sommersemester 2006

    Wird überarbeitet, korrigiert und erweitert.
    Die Notation ist noch nicht durchgängig konsistent.
    Fehlermeldungen erbeten, Verbesserungsvorschläge erwünscht!

• Back to the roots: English translations of the groundbreaking works

  • S. Bose: Planck's law and the hypothesis of light quanta (1924)

  • A. Einstein: Quantum theory of the monoatomic ideal gas (1924)

  • A. Einstein: Quantum theory of the monoatomic ideal gas. Second treatise (1925)
    

    For comparison: Link to the original manuscript in Einstein's handwriting.