(Α) ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
– Αξιωματική θεώρηση Θερμοδυναμικής: Αξιωματική εισαγωγή των νόμων της Θερμοδυναμικής.
– Θερμοδυναμικά δυναμικά: Θερμοδυναμικά δυναμικά, μετασχηματισμοί Legendre,σχέσεις Maxwell. Προβλήματα.
– Εφαρμογές I. Μελέτη σε απλά συστήματα: σχέση θερμοχωρητικοτήτων, ιδανικό αέριο, ελαστική ράβδος, ηλεκτρική κυψέλη) πιεζοηλεκτρικό και μαγνητοθερμικό φαινόμενο. Προβλήματα.
– Εφαρμογές II. Μη αντιστρεπτές μεταβολές: εκτόνωση Joule, εκτόνωση Thomson. Προβλήματα.
– Ισορροπία Φάσεων: Ισορροπία θερμοδυναμικών συστημάτων και κριτήρια ισορροπίας. Συστήματα περισσοτέρων φάσεων (πραγματικές καθαρές ουσίες), ισορροπία φάσεων, μετατροπές φάσεων, εξίσωση Clausius-Clapeyron.
– Τάξη μετατροπών φάσεων. Προβλήματα.
(Β) ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ
– Αξιώματα Στατιστικής Φυσικής- Mικροκανονική κατανομή: Ισορροπία μονωμένου Συστήματος.
– Κανονική κατανομή: Ισορροπία Συστήματος σε δεξαμενή θερμότητας. Συνάρτηση επιμερισμού, κατανομή Boltzmann,ενέργεια, σχετική διακύμανση ενέργειας, ελεύθερη ενέργεια Helmholtz. Γενικός ορισμός εντροπίας. Προβλήματα με μικροκανονική και κανονική κατανομή.
– Παραμαγνητισμός: Παραμαγνητικό υλικό σε δεξαμενή θερμότητας. Ενέργεια, εντροπία, θερμοχωρητικότητα, μαγνήτιση, μαγνητική επιδεκτικότητα. Μονωμένο παραμαγνητικό υλικό. Αρνητική θερμοκρασία. Προβλήματα.
– 2ος νόμος της Θερμοδυναμικής για απειροστές μεταβολές. Τρίτος Νόμος. Διατυπώσεις και πειραματικές αποδείξεις. Αδιαβατική ψύξη. Προβλήματα.
– Θερμοχωρητικότητα στερεού λόγω ταλαντώσεων πλέγματος: Μοντέλο (θεωρία) Einstein. Πυκνότητα καταστάσεων. Μοντέλο (θεωρία) Debye. Προβλήματα.
-Κλασσικό Ιδανικό Αέριο: Ενέργεια, Συνάρτηση επιμερισμού, εντροπία, θερμοχωρητικότητα, καταστατική εξίσωση κλασσικού ιδανικού αερίου, εντροπία ανάμιξης (παράδοξο Gibbs). Κριτήριο προσέγγισης κλασσικής προσέγγισης. Κλασσική στατιστική μηχανική. Θεώρημα ισοκατανομής. Προβλήματα.
– Εισαγωγή στην Κβαντική Στατιστική. Ακτινοβολία Μέλανος Σώματος: Συνάρτηση επιμερισμού φωτονίων, ο νόμος του Planck, ιδιότητες μέλανος σώματος. Προβλήματα.
– Ιδανικό Κβαντικό Αέριο: Κβαντική Στατιστική – Μεγαλοκανονική Κατανομή, κατανομή Fermi-Dirac και Bose-Einstein, κλασσικό όριο.
– Αέριο φερμιονίων: Μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων στα μέταλλα.
– Συμπύκνωση Bose-Einstein: Αέριο μποζονίων σε χαμηλή θερμοκρασία. Προβλήματα κβαντικής στατιστικής.