FİZ732 - İSTATİSTİK MEKANİK
| Dersin Adı | Kodu | Yarıyılı | Teori (saat/hafta) |
Uygulama (saat/hafta) |
Yerel Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| İSTATİSTİK MEKANİK | FİZ732 | 2. Yarıyıl | 6 | 0 | 6 | 14 |
| Önkoşul(lar)-var ise | FİZ635 Fizikte İleri Matematik I, FİZ636 Fizikte İleri Matematik II, FİZ601 Klasik Mekanik, FİZ602 Elektromanyetik Kuram | |||||
| Dersin Dili | Türkçe | |||||
| Dersin Türü | Zorunlu | |||||
| Dersin verilme şekli | Yüz yüze | |||||
| Dersin öğrenme ve öğretme teknikleri | Anlatım Tartışma | |||||
| Dersin sorumlusu(ları) | Fizik Mühendisliği Bölümü tarafından belirlenir. | |||||
| Dersin amacı | Amaç, İstatistik Mekaniğinin matematiksel formalizmini ve genel prensiplerini öğretmek, istatistik mekaniğin karmaşık fiziksel sistemler üzerinde sürdürülecek araştırmalarda kullanabilecek becerileri kazandırmaktır. | |||||
| Dersin öğrenme çıktıları |
| |||||
| Dersin içeriği | ? Termodinamik yasaları ve termodinamiğin temel prensipleri, ? Termodinamiğin istatistiksel temelleri, ? Klasik fiziksel sistemlerde küme yapıları, ? Microkanonik, kanonik ve grand kanonik kümeler, ? İstatistik mekanik büyüklüklerin fiziksel karşılıkları ? Enerji ve yoğunluk dalgalanmaları ? Farklı kümelerin eşdeğerliği ? Kuantum istatistik mekaniğin formülasyonu: yogunluk matrisi ? Etkileşmeyen kuantum mekeniksel sistemlerin, mikrocanonik,kanonik and grand kanonik küme formülasyonları, ? İdeal Bose gazının termodinamik davranışı ? İdeal Fermi gazının termodinamik davranışı ? Etkilesen sistemlerin istatistik mekaniği, ? Faz geçişleri: Kritiklik, Üniversallik ve Ölçekleme | |||||
| Kaynaklar | ? R. K. Pathria, Statistical Mechanics, Butterworth-Heinemann, Oxford, 1996. ? W. Greiner, L. Neise and H. Stöcker, Thermodynamics and Statistical Mechanics, Springer-Verlag, New York, 1995. ? K. Huang, Statistical Mechanics, John Wiley and Sons, Singapore,1987. | |||||
Haftalara Göre İşlenecek Konular
| Haftalar | Konular |
|---|---|
| 1. Hafta | Makroskobik durumlar, termodinamiğin yasaları, ısı, iş, entropi kavramları, Euler-Duhem denklemi ve kimyasal potansiyel, termodinamik ilişkiler ve termodinamik potansiyeller. |
| 2. Hafta | Termodinamiğin istatistik temelleri, faz uzayı, Küme kuramına giriş, mikrokanonik küme, kuantum durumların küme yapısı. |
| 3. Hafta | Termodinamik denge kavramı ve ısı banyosu, Kanonik küme, Bir istatistik mekaniksel sistemin Kanonik küme formülasyonu, Kanonik kümede istatistiksel büyüklüklerin termodinamik karşılıkları. |
| 4. Hafta | Kanonik kümede enerji dalgalanmaları: Kanonik ve Mikrokanonik kümelerin eşdeğerliği. |
| 5. Hafta | Parçacık-enerji kaynağı ile denge içinde bulunan sistemlerin denge koşulları, Grand-kanonik küme tanımlanması, Grand Kanonik kümede istatistiksel büyüklüklerin termodinamik karşılıkları. |
| 6. Hafta | Faz dengesi ve Clausius?Clapeyron denklemi, Uygulamalar. 1. Ara sınav. |
| 7. Hafta | Kuantum istatistik mekaniğin formülasyonu, Yoğunluk matrisi, ayırt edilemez parçacık sistemleri, Yoğunluk matrisi ve bölüşüm fonksiyonu uygulamaları: Serbest parçacık sistemleri, Kuantum mekaniksel mikrokanonik kümede İdeal gaz formülasyonu, |
| 8. Hafta | Kuantum mekaniksel ıdeal gazın kanonik ve grand kanonik formülasyonu, İşgal numarası yöntemi ve kuantum grand kanonik küme. Marası formülasyonu, Kimyasal denge. |
| 9. Hafta | İdeal Bose gazının termodinamik incelenmesi, Bose-Einstein yoğunlaşması, Sıvı Helyum II. |
| 10. Hafta | İdeal Fermi gazının termodinamik davranışı, Metaller içinde elektron gazı, Atomun istatistik yapısı. |
| 11. Hafta | II. Ara Sınav Etkileşen sistemlerin istatistik mekaniği: Küme açılımı yöntemi. |
| 12. Hafta | Etkileşen sistemlerin istatistik mekaniği: Kuantize alanlar yöntemi. |
| 13. Hafta | Faz geçişleri ve kritik olaylar, Üniversallik ve Ölçekleme |
| 14. Hafta | Faz geçişleri ve kritik olaylar, Üniversallik ve Ölçekleme (Devam) |
| 15. Hafta | Genel sınava hazırlık |
| 16. Hafta | Genel sınav |
Değerlendirme Sistemi
| Yarıyıl içi çalışmaları | Sayısı | Katkı Payı % |
|---|---|---|
| Devam (a) | 0 | 0 |
| Laboratuar | 0 | 0 |
| Uygulama | 0 | 0 |
| Alan Çalışması | 0 | 0 |
| Derse Özgü Staj (Varsa) | 0 | 0 |
| Ödevler | 5 | 20 |
| Sunum | 0 | 0 |
| Projeler | 0 | 0 |
| Seminer | 0 | 0 |
| Ara Sınavlar | 2 | 40 |
| Genel sınav | 1 | 40 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı | 0 | 60 |
| Yarıyıl Sonu Sınavının Başarı Notuna Katkısı | 0 | 40 |
| Toplam | 100 | |
AKTS (Öğrenci İş Yükü) Tablosu
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi | Toplam İş Yükü |
|---|---|---|---|
| Ders Süresi | 14 | 6 | 84 |
| Laboratuvar | 0 | 0 | 0 |
| Uygulama | 0 | 0 | 0 |
| Derse özgü staj (varsa) | 0 | 0 | 0 |
| Alan Çalışması | 0 | 0 | 0 |
| Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi (Ön Çalışma, pekiştirme, vb) | 14 | 15 | 210 |
| Sunum / Seminer Hazırlama | 0 | 0 | 0 |
| Proje | 0 | 0 | 0 |
| Ödevler | 5 | 12 | 60 |
| Ara sınavlara hazırlanma süresi | 2 | 18 | 36 |
| Genel sınava hazırlanma süresi | 1 | 30 | 30 |
| Toplam İş Yükü | 36 | 81 | 420 |
Dersin Öğrenme Çıktılarının Program Yeterlilikleri İle İlişkilendirilmesi
| D.9. Program Yeterlilikleri | Katkı Düzeyi* | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. Matematik, fen ve mühendislik bilgilerini disiplinler arası çerçevede özümser, güncel teknolojik ve bilimsel ileri araştırmada kullanılır. | X | ||||
| 2. Teknoloji alanında uygulamalı araştırma yaparak bilgiye genişlemesine ve derinlemesine ulaşır bilgiyi değerlendirir ve uygular. | X | ||||
| 3. Problemleri çözebilecek özgün model geliştirir, yöntem tasarlar, çözümler için gerekli yazılım, donanım ve modern ölçüm araçlarını kullanır. | |||||
| 4. Alanında araştırma yaparak bilgiye ulaşır, bilgi ve fikirlerini bir takım içinde paylaşır ve çok disiplinli takımlarda liderlik yapar. | X | ||||
| 5. Modelleme ve deneysel araştırmaları uygular; bu süreçte karşılaşılan karmaşık durumları çözümler. | X | ||||
| 6. Mesleğinde yeni gelişmeleri bilir, takip eder, teknoloji problemlerini ve karmaşık durumları çözmek için yeni bilgileri kullanır. Tanımlanmış teknoloji problemlerini çözmek için yöntem geliştirir, planlar ve çözümlerle yenilikçi yöntemleri uygular. | X | ||||
| 7. Alanında yapılan çalışmaları takip eder, çalışmaların süreç ve sonuçlarını, o alandaki veya alan dışındaki ulusal ve uluslararası ortamlarda yazılı, sözlü ve görsel olarak aktarır. | |||||
| 8. Alanında yapılan çalışmalarının süreç ve sonuçlarını, sözlü ve yazılı sunum için gerekli üst seviyede Türkçe ve en az bir yabancı dile hakimdir. | |||||
| 9. Teknoloji alanında kullanılan yöntem ve yazılımlar ile ilgili bilişim araçlarını ileri düzeyde kullanır. | |||||
| 10. Verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında ve mesleki tüm etkinliklerde toplumsal, bilimsel ve etik değerleri gözetir. | |||||
*1 En düşük, 2 Düşük, 3 Orta, 4 Yüksek, 5 Çok yüksek