1. Opintojakson nimi
Statistinen mekaniikka
Statistisk mekanik
Statistical Mechanics
2. Opintojakson tunniste (koodi)
FYS2015
Aikaisemmat leikkaavat opintojaksot 537004 Statistinen mekaniikka, 5 op.
3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus
Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.
Opintojakso kuuluu pakollisena teoreettisen fysiikan aineopintokokonaisuuteen (FYS2300). Muilla fysikaalisten tieteiden opintosuunnilla opintojakson voi sisällyttää valinnaisiin aineopintoihin.
Opintojakso on tarjolla muiden koulutusohjelmien opiskelijoille. Muiden koulutusohjelmien opiskelijat voivat sisällyttää opintojakson fysikaalisten tieteiden opintokokonaisuuteen (FYS1900), teoreettisen fysiikan opintokokonaisuuteen (FYS1500) tai fysiikan aineopintokokonaisuuteen (FYS2700).
4. Opintojakson taso (alempi/ylempi/tohtori /eurooppalaisen viitekehyksen(EQF) tasot 6,7,8)
Kanditaso=alempi korkeakoulututkinto/EQF-taso 6. Aineopinnot.
5. Opintojakson suositeltu suoritusajankohta/vaihe
Suositeltu suoritusajankohta fysikaalisten tieteiden kandiohjelmassa: 3. opiskeluvuosi, periodi III. Katso tarkemmat opintosuuntakohtaiset ohjeet opintojen ajoitusmalleista.
6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella
Opintojakso järjestetään vuosittain kevätlukukaudella 3.periodissa.
7. Opintojakson laajuus opintopisteinä
5 op
8. Opintojaksosta vastaava opettaja
9. Opintojakson osaamistavoitteet
Kurssin suorittanut opiskelija ymmärtää, miten statistisen fysiikan koneisto muodostaa yhteyden mikro- ja makroskooppisten fysikaalisten klassisten systeemien välille ja näkee termodynamiikan fenomenologiset lainalaisuudet loogisina seurauksina tästä prosessista. Hän ymmärtää klassisen faasiavaruuden peruskäsitteet sekä erilaisten termodynaamisten joukkojen ominaisuudet. Lisäksi hän hallitsee kineettisen teorian perusteet, erityisesti Boltzmannin kuljetusteorian formalismin, klassisten ja ei-relativististen systeemien tapauksessa.
10. Opintojakso toteutus
Kurssi suoritetaan joko arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kurssikokeella tai vaihtoehtoisesti tentillä.
11. Edeltävät opinnot tai edeltävä osaaminen
Kurssilla oletetaan, että opiskelija on suorittanut ainakin kurssit FYS2001 Termofysiikan perusteet ja FYS2002 Termodynaamiset potentiaalit, FYS2027 Mekaniikka, FYS1010 Matemaattiset apuneuvot I, FYS1011 Matemaattiset apuneuvot II, FYS1012 Matemaattiset apuneuvot III sekä FYS2010 Fysiikan matemaattiset menetelmät Ia ja FYS2011 Fysiikan matemaattiset menetelmät Ib.
12. Suositeltavat valinnaiset opinnot
Samanaikaisesti suoritettaviksi kursseiksi soveltuvat esimerkiksi FYS2012 Fysiikan matemaattiset menetelmät IIa ja FYS2013 Fysiikan matemaattiset menetelmät IIb sekä FYS2016 Elektrodynamiikka I ja FYS2017 Elektrodynamiikka II.
Heti kurssin jälkeen suoritettavaksi soveltuu erinomaisesti FYS2019 Kvanttistatistiikka olettaen, että opiskelija on suorittanut aiemmin kurssit FYS2012 Fysiikan matemaattiset menetelmät IIa ja FYS2013 Fysiikan matemaattiset menetelmät IIb sekä FYS2018 Kvanttimekaniikka I.
13. Opintojakson sisältö
Klassisen mekaniikan kertaus ja klassinen faasiavaruus.
Klassiset joukot: mikrokanoninen, kanoninen ja suurkanoninen ensemble
Einsteinin fluktuaatioteoriaa
Kineettisen teorian peruskäsitteitä, erityisesti diffuusioprosessit
Boltzmannin kuljetusteoriaa
Vuorovaikuttavien systeemien perusteet
Statistisen fysiikan ja termodynamiikan yhteydestä
14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus
Kurssin oppikirja on Jouko Aponen ja Juha Honkonen: Statistinen fysiikka (Limes ry, 2000). Suositeltavaa kirjallisuutta ovat lisäksi:
- R. Bowler ja M. Sanchez: Introductory Statistical Mechanics, Clarendon Press, 1999
- K. Huang: Statistical Mechanics, Wiley, 1987
- L.D. Landau ja E.M. Lifshitz: Statistical Physics, Pergamon, 1980
15. Oppimista tukevat aktiviteetit ja opetusmenetelmät
Viikottaiset luennot, opiskelijan itsenäinen työskentely sekä viikoittain palautettavat laskuharjoitukset. Laskuharjoitukset palautetaan assistenteille jotka pisteyttävät ne. Kurssin kokonaistyömäärä on 135 tuntia.
16. Arviointimenetelmät ja –kriteerit sekä arvosteluasteikko
Arvosteluasteikko 0-5.
Arvosanan määräytyminen (Fysiikan perusopetuksen pelisäännöt).
17. Opetuskieli
-kotimaiset kielet suomi/ruotsi
-ruotsi
-englanti