Theoretische Physik 5, Thermodynamik und Statistische Physik

Roser Valenti, WS 2021-2022

Online-Anmeldung für die Übungen ist erforderlich
(online-Anmeldung ab 1. Oktober 2021 über OLAT)

Allgemeine Informationen

Liebe Studierende, wir planen dieses Semester einen Teil der Veranstaltungen wieder in Person in der Universität stattfinden zu lassen. Vorläufig arbeiten wir dafür mit folgendem Konzept:

1. Die primäre Vorlesung findet virtuell statt. Dazu werden wöchentlich Videoaufzeichnungen hochgeladen und ein Skript fortlaufend aktualisiert.

2. Für Fragen und Diskussionen findet in Person eine wöchentliche Fragestunde mit mir im Vorlesungsaal statt.

3. Der Tutorienbetrieb findet klassisch in Person statt. Die Ausgabe der Übungsblätter und Abgabe Ihrer Lösungen ist online.

Für Punkte 2 und 3 gelten dann pandemiebedingt Hygienemassnahmen, die unten weiter erläutert sind. Bitte haben Sie Verständnis dafür dass dieses Konzept vorläufig ist, und eventuell flexibel geändert werden muss.

Vorlesung
 Di. 12:00 wird eine Videoaufzeichnung (asynchron) mit den wöchentlichen Vorlesungsinhalten im OLAT-Portal hochgeladen. (Erster Upload: 19. Oktober) Do. 12:15 -13:45 findet eine in-Person-Fragestunde mit Fokus auf die am Dienstag hochgeladenen Vorlesungsinhalte am Uni Campus Riedberg (Phys_0.111) statt. (Erstes Meeting: 21. Oktober)
Skript (kumulativ)
 Jede Woche wird das Skript online ergänzt.
Übungen
 Übungsbetrieb in Person am Uni Campus Riedberg.
Eine Online-Anmeldung ist für die Tutorien (siehe unten) erforderlich. 		Beginn: zweite Semesterwoche (ab 25. Oktober)
Übungsblätter
Beginnend mit dem 18. Oktober wird jede Woche montags 12:00 Uhr ein neues Übungsblatt in OLAT online gestellt werden.
  • Studierende können die Lösungen zu den Übungsblättern bis zum Mo. der darauffolgenden Woche um 12:00 Uhr über OLAT abgeben. Dazu klicken Sie in OLAT auf das jeweilige Übungsblatt und dort auf "Lösung abgeben".
  • Ihre Abgaben werden von Ihrem Tutor bzw. Ihrer Tutorin online korrigiert und benotet.
  • Gruppen bis zu zwei Personen können an einer gemeinsamen Lösung arbeiten, aber jede/r Studierende sollte jeweils das eigene Übungsblatt abgeben. Die beiden Studierenden einer Abgabgegruppe müssen im selben Tutorium angemeldet sein und beide Namen auf ihre Abgaben schreiben.
Zulassungsbedingungen für die Abschlussprüfung
  • Erreichen von 50% der Punkte aus den Übungsblättern
  • Regelmässige Teilnahme am Tutorium: Höchstens zweimaliges unentschuldigtes Fehlen.
  • Aktive Teilnahme im Tutorium: Mindestens zweimal an der Tafel vorrechnen.

Hygieneregeln für Tutorien und Live-Fragestunde:

Bitte beachten Sie, dass für Präsenz-Lehrveranstaltungen die 3G-Regel (geimpft, genesen, oder tagesaktuell negativ getestet) gilt. Ausserdem herrscht in den Gebäuden sowie in den Veranstaltungsräumen die Pflicht zum Tragen von medizinischen Masken (OP-Masken oder Schutzmasken der Standards FFP2, KN95, N95 oder vergleichbar ohne Ausatemventil). Weitere Informationen finden Sie hier .

Tutorien

Wir bieten deutschsprachige (D) und englischsprachige (E) Tutorien an:

  • Di 08-10, Raum 01.114, (D) David Wagner

  • Di 08-10, Raum 02.120, (D) Jan Rais

  • Di 14-16, Raum 02.120, (E) Victor Ambrus and Juan Torres

  • Di 14-16, Raum 02.116, (E) Shinibali Bhattacharyya and Francesco Ferrari

  • Mi 10-12, Raum 02.120, (D) Dominik Lessnich

  • Mi 12-14, Raum 02.120, (D) Lutz Kiefer

  • Mi 14-16, Raum 02.120, (D) Amine Chabane

  • Do 08-10, Raum 02.120, (D) Adrian Valadkhani

  • Do 10-12, Raum 01.114, (E) Sananda Biswas

  • Do 10-12, Raum 02.114, (D) Aleksandar Razpopov

  • Fr 10-12, Raum 02.120, (D) Jakob Lohr

  • Fr 10-12, Raum 01.114, (E) Young-Joon Song

    Die Eintragung in die Tutorien erfolgt über OLAT.

    Bei Fragen wenden Sie sich bitte an den persönlichen Tutor oder an den Tutorienleiter

    • David Kaib (kaib@nirvana.org, spam@itp.uni-frankfurt.de)

    Inhaltsverzeichnis

    Thermodynamik

    1. Historische Einleitung

    2. Grundbegriffe der Thermodynamik

    3. Hauptsätze der Thermodynamik (1. und 2.)

    4. Thermodynamische Potentiale

    5. Phasenübergänge

    Statistische Physik im Gleichgewicht

    1. Klassische Statistische Physik

        Mikrokanonische Ensemble - Anschluss an die Thermodynamik

        Kanonische Ensemble

        Grosskanonische Ensemble

    2. Quantenstatistik

        Grundlagen - Statistischer Operator

        Mikrokanonische Ensemble

        Kanonische Ensemble

        Grosskanonische Ensemble

    3. Quantengase: Ideales Fermi-Gas

    4. Quantengase: Ideales Bose-Gas

    5. Phasenübergänge: Mikroskopische Beschreibung

    6. Landau-Ginzburg-Theorie

    7. Selbstorganisierte Kritikalität


    Literatur

    1. K. Huang, 'Introduction to Statistical Physics', CRC Press, 2001.

    2. E. M. Lifschitz and L. P. Pitajewski, 'Statistical Physics', London, Landau Lifschitz Band 5.

    3. S. K. Ma, 'Statistical Mechanics', World Scientific Publishing, 1985.

    4. W. Nolting, 'Grundkurs Theoretische Physik', 2. Halfte Band 4: Thermodynamik, Band 5: Statistische Physik.

    5. F. Reif, 'Fundamentals of Statistical and Thermal Physics', Mc Grow-Hill, Singapore, 1964.

    6. R. Baierlein, 'Thermal Physics', Cambridge, 1999.

    7. F. Mandl, 'Statistical Physics', Wiley, N. Y, 2nd Edition 1988

    8. M. Toda, R. Kubo, N. Saito, 'Statistical Physics I, Equilibrium Statistical Mechanics', Springer, 2nd Edition 1992.

    9. Harrey Gould and Jan Tobochnik, 'Statistical and Thermal Physics with computer applications', Princeton University Press (2010).

    Übungsblätter

    OLAT-Portal


    Vorlesungsskript (english version)

    OLAT-Portal