Meccanica statistica e termodinamica: Un approccio pratico

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Titolo originale:

Statistical Mechanics and Thermodynamics: A Practical Approach

Contenuto del libro:

Meccanica statistica e termodinamica: un approccio pratico" offre una nuova versione del tradizionale corso di fisica per laureati. Il libro enfatizza gli strumenti necessari per applicare la meccanica statistica nella ricerca in un'ampia varietà di campi, mantenendo il rigore necessario per un'esposizione chiara. Il libro è progettato per supportare un approccio di apprendimento attivo, utilizzando numerose domande concettuali e problemi di esempio con soluzioni, in modo che gli studenti possano esercitarsi e autovalutare la loro comprensione man mano che procedono.

Il testo principale è composto da cinque capitoli tematici che coprono i principali argomenti del settore:

⬤ Sistemi di Boltzmann (distribuzione di Boltzmann, funzioni di partizione, sistemi classici, distribuzioni di coordinate, equazione di trasporto di Boltzmann).

⬤ Sistemi quantistici (gas di Fermi degenerati, paramagnetismo di Pauli, diamagnetismo di Landau, condensazione di Bose-Einstein, radiazione di corpo nero, modello di Debye)

⬤ Termodinamica (leggi della termodinamica, entropia, relazione tra termodinamica e meccanica statistica, funzioni di energia libera, equilibrio chimico, funzioni di risposta, termodinamica dei sistemi magnetici)

⬤ Teoria degli insiemi (insiemi microcanonici, canonici e gran canonici, teoria delle matrici di densità, spazio delle fasi, equazione di Liouville, teoria cinetica)

⬤ Sistemi interagenti (approssimazione viriale, modello di Ising, gas di van der Waals, transizioni di fase, fenomeni critici)

L'ordine di presentazione è motivato dalla ricerca sullo scaffolding pedagogico: le tecniche più dirette e applicabili vengono presentate per prime e i concetti più astratti vengono rimandati fino a quando gli studenti non hanno sviluppato un livello di competenza di base. Lo scaffolding e l'apprendimento attivo hanno trovato ampia applicazione nei corsi di fisica introduttivi, ma la pedagogia rimane efficace a tutti i livelli.

L'approccio del testo porta a guadagni misurabili sia nella comprensione che nella soddisfazione degli studenti. Nel corso dell'autore presso l'Università della Virginia, gli studenti che hanno seguito questo programma hanno dimostrato un miglioramento del punteggio di oltre una deviazione standard nell'esame di ammissione al dottorato, con tassi di superamento che sono passati dal 60% all'85%. Allo stesso tempo, la valutazione media del corso da parte degli studenti è migliorata da 4,4 a 4,8 su una scala di cinque punti, passando da uno dei corsi meno soddisfacenti a uno dei più soddisfacenti del programma.

Il testo viene offerto in formato print-on-demand, a costi molto inferiori rispetto alle alternative editoriali convenzionali. Una versione elettronica del libro e altre informazioni sono disponibili sul sito web dell'editore, www.zerokpress.com.