1. Col·lectius. Introducció. Postulats. Col·lectius. Col·lectiu canònic. Distribució més probable. Funció de partició canònica. Funcions termodinàmiques. Col·lectiu macrocanònic. Col·lectiu microcanònic. Distribució de Boltzmann.
2. Interpretació estadística de funcions d'estat. Probabilitat, desordre i entropia. Energia interna i capacitat calorífica. Entropia estadística. Entropia a prop de 0 K.
3. Fluctuacions. Concepte de fluctuació. Fluctuacions en el col·lectiu canònic. Fluctuacions en el col·lectiu macrocanònic. Equivalència termodinàmica de col·lectius. Sistemes en els quals les fluctuacions són importants.
4. Estadístiques. Sistemes de partícules independents. Partícules distingibles i indistingibles. Estadística de Fermi-Dirac. Estadística de Bose-Einstein. Estadística de Maxwell-Boltzmann. Equacions fonamentals. Límit clàssic de les estadístiques quàntiques. Estadística de Maxwell-Boltzmann corregida.
5. Gas ideal monoatòmic. Aplicació de Maxwell-Boltzmann corregida. Factorització de la funció d'ona. Funció de partició translacional. Funció de partició electrònica. Funció de partició nuclear. Càlcul de funcions termodinàmiques.
6. Gas ideal diatòmic. Funcions de partició translacional, electrònica i nuclear. Funció de partició vibracional. Funció de partició rotacional. Funció de partició nuclear-rotacional de molècules diatòmiques homonuclears. Ortohidrogen i parahidrogen. Càlcul de funcions termodinàmiques.
7. Mecànica estadística clàssica. Introducció. Coordenades i moments generalitzats. Espai fàsic. Funció hamiltoniana clàssica. Funció de partició canònica clàssica. Principi d'equipartició de l'energia.
8. Gas ideal poliatòmic. Funcions de partició translacional, electrònica i nuclear. Funció de partició vibracional. Funció de partició rotacional. Càlcul de funcions termodinàmiques.
9. Equilibri químic. Mescles de gasos ideals. Formulació estadística de la constant d'equilibri. Efecte del canvi d'origen d'energies. Fluctuacions en un equilibri químic. Exemples d'equilibris de reacció.
10. Gasos reals. Equació d'estat del virial. Deducció de l'equació del virial a partir del col×lectiu macrocanònic. Coeficients del virial en el límit clàssic. Aproximació del potencial de parell. Segon coeficient del virial. Potencial de Lennard-Jones.
11. Estat líquid. Introducció. Teoria de les funcions de distribució. Funcions de correlació. Funció de distribució radial. Energia i pressió segons la funció radial. Baixes densitats. Potencial de força mitjana.
12. Mètodes de simulació. Simulacions. Sèries de n cossos. Mètode de Monte Carlo. Algorisme de Metròpolis. Cadenes de Markov. Dinàmica molecular.
13. Cristalls. Capacitat calorífica de sòlids. Espectre de vibració d'un cristall monoatòmic. Model d'Einstein. Model de Debye.
L'avaluació es basa en la presentació pública d'un treball original i en la discussió del treball en el marc de la presentació.
Com a complement, es realitzarà una prova escrita que pot constar de qüestions aplicades (problemes) i qüestions teòriques.
El treball representa el 80 % de la qualificació final i la prova escrita el 20 %. En la qualificació del treball, el 60 % de la puntuació correspondrà al prfessor i el 40 % als estudiants que assisteixin a la presentació.
L'estudiant lliurarà al professor una còpia escrita del treball. El treball escrit i la presentació del treball s'han de fer en llengües diferents.
L'elaboració i presentació del treball, la prova escrita i l'assistència a les presentacions dels treballs són obligatòries.
La finalitat principal de l'avaluació és poder confrontar els objectius planificats en la programació de l'assignatura amb els coneixements assolits per l'estudiant.
En el domini cognoscitiu i de l'aprenentatge es valoren, en l'examen:
el coneixement de teories, aplicacions i mètodes;
el grau de comprensió dels conceptes;
la capacitat d'aplicació i de relació justificada pels objectius concrets del programa;
la capacitat de manipulació de dades;
l'anàlisi de propietats.
En la presentació del treball es valora:
l'elecció del tema;
el caràcter interdisciplinari del tema elegit;
l'originalitat;
la creativitat;
la comunicació de coneixements;
la capacitat de treballar amb problemes reals.