F203

• Densidade típica dos gases e sólidos. Conceito de mole e número de avogadro. Massa atómica e molecular.
• o limite termodinâmico. O gás ideal: lei de Charles e Gay-Lussac Alguns problemas simples de análise combinatória e a fórmula de Stirling.
• Definição de Calor. Capacidade térmica de um corpo. Capacidades térmicas mássicas, volúmicas e molares. Introdução às distribuições de probabilidades:distribuições discretas e contínuas.
• Elementos de Estatística (cont.). Valor Médio e valor quadrático médio de uma distribuição. variância e desvio padrão. Distribuição Gaussiana. Variáveis estatísticas independentes. Média e variância de uma variável aleatória soma de N variáveis aleatória equivalentes.
• Lei zero da Termodinâmica Termómetros. Conceito de microestado e macroestado. Definição estatística de temperatura. Ensembles e o ensemble canónico. Distribuição de boltzmann e aplicações simples. Atmosfera isotérmica.
• Distribuição de Maxwell-Bolztmann de velocidades. Integrais gaussianos. Cálculos de valores médios e valores quadráticos médios das componentes do vector velocidade das moléculas de uma gás. Distribuição dos módulos de velocidade. Velocidade mais provável.
• Introdução à teoria cinética dos gases. Conceito de ângulo sólido. Calculo da distribuição do número de moléculas com velocidade numa dada direcção.
• Continuação da aula anterior: Introdução à teoria cinética dos gases. Conceito de ângulo sólido. Calculo da distribuição do número de moléculas com velocidade numa dada direcção.
• Cálculo do número de moléculas que colidem com uma parede e pressão. Dedução, através da teoria cinética, da equação do gás perfeito. Lei de Dalton.
• Efusão molecular e fluxo de partículas. Energia cinética média das partículas em efusão.
• Livre percurso médio e colisões em gases: Tempo médio entre colisões. Secção eficaz e livre percurso médio.
• Continuação da aula anterior: Livre percurso médio e colisões em gases: Tempo médio entre colisões. Secção eficaz e livre percurso médio.
• Estudo das propriedades de Transporte em gases. Definição do coeficiente de Viscosidade. Relação entre a viscosidade e o transporte de quantidade de movimento. Calculo do coeficiente de viscosidade de um gás. Limites de validade das aproximações utilizadas.
• Condutividade térmica e transporte de energia. Cálculo da condutividade térmica de uma gás. Coeficiente de difusão e transporte de partículas. Análise crítica das teorias de transporte: limita e melhoramentos. Inicio do estudo da Equação de difusão de calor. Difusividade térmica. Resolução da equação de difusão de calor a uma dimensão.
• Continuação da aula anterior. Resolução da equação de difusão de calor a uma dimensão. Estados transitório e estacionário. Simetria esférica. Lei de Newton do arrefecimento/aquecimento. Condução e convecção: número de prandtl
• Introdução aos conceitos de Equilíbrio Térmico, contacto térmico e termalização. Lei zero da termodinâmica. Propriedades termométricas e termómetros. Micro-estados e macro-estados. Definição estatística de temperatura . Ensemble microcanónico, canónico e macrocanónico.
• Energia e primeira lei da termodinâmica. Diferenciais exactas e inexactas. Sistemas termicamente isolados. Trabalho e calor.
• Processos adiabáticos e isotérmicos. Reversibilidade e irreversibilidade. Formulação de Clausius e de Kelvin da Segunda lei da Termodinâmica.
• Continuação da aula anterior. Formulações de Clausius e de Kelvin da segunda princípio da termodinâmica. A Máquina de Carnot. Rendimento da máquina de Carnot e escala absoluta de temperatura. Teorema de Carnot e equivalência das formulações de Clausius e Kelvin do segundo princípio da termodinâmica.
• Continuação da aula anterior Refrigeradores e bombas de calor e seu rendimento (coeficiente de eficiência ou performance). Teorema (desigualdade) de Clausius.
• Definição de entropia. Formulação da Primeira e segunda lei da termodinâmica envolvendo entropia. Calculo da variação de entropia numa expansão livre (ou de Joule). Formulação estatistica da entropia. Entropia de mistura.
• Potenciais Termodinâmicos. Energia interna, Entalpia, Potencial de Helmholtz e de Gibbs. Disponibilidade e Principios de minimização dos potenciais termodinâmicos. Introdução às relações de Maxwell.
• Contínuação da aula anterior. Relações de Maxwell Definições de compressibilidades isotérmicas e adiabática, Dilatação térmica adiabática e a pressão constante. Revisão das definições de capacidades térmicas a pressão e volume constante. Relação de Mayer.
• Generalização da termodinâmica para sistemas magnéticos, corda elástica e bolhas de sabão. Terceira princípio da Termodinâmica: formulação de Planck e de Nerst. Consequências do terceiro princípio para a capacidade térmica a baixas temperaturas.
• Teorema da equipartição de energia. Aplicações: gás monoatómico e poliatómico. Limite de Dulong-Petit para Capacidade térmica de um sólido.
• Teorema da equipartição de energia. Aplicações: gás monoatómico e poliatómico. Limite de Dulong-Petit para Capacidade térmica de um sólido. (Esta aula foi antecipada a pedido dos alunos)
• Função partição de um sistema. Aplicações: Oscilador harmónico simples (quântico) e sistema com apenas dois níveis. Obtenção das funções de estado a partir da função partição. Introdução à mecânica estatística de um gás ideal. Paradoxo de Gibbs Gas de fotões e radiação de corpo negro.