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:


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