Meccanica statistica del disequilibrio: fondamenti e applicazioni

Oggetto:

Meccanica statistica del disequilibrio: fondamenti e applicazioni

Oggetto:

Nonequilibrium statistical mechanics: foundations and applications

Oggetto:

Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica

INT0374

Docente

Prof. Lamberto Rondoni (Titolare del corso)

Corso di studi

Laurea Magistrale Interateneo in Fisica dei sistemi complessi

Anno

1° anno 2° anno

Periodo didattico

Secondo periodo didattico Terzo periodo didattico

Tipologia

C=Affine o integrativo

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

MAT/07 - fisica matematica

Modalità di erogazione

Tradizionale

Lingua di insegnamento

Inglese

Modalità di frequenza

Facoltativa

Tipologia d'esame

Orale

Prerequisiti

Corsi di base di fisica e matematica delle lauree triennali.

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire le basi teoriche per la comprensione dei fenomeni fisici di disequilibrio, partendo dalle classiche relazioni di fluttuazione e dissipazione e della risposta lineare, per arrivare alle moderne teorie e relazioni di fluttuazione, che sono di interesse in sistemi molto lontani dall'equilibrio e sopratutto nelle moderne bio e nanotecnologie.

Indicatori di Dublino

Conoscenza e comprensione

Il corso, ripercorre i progressi della fisica di dei fenonemi di disequilibrio per evidenziare la loro applicabilità e le loro limitazioni, avendo presenti i problemi delle moderne tecnologie, cosicché gli studenti possano poi comprendere ed eventualmente sviluppare lo stato dell'arte.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Agli studenti è richiesto lo studio di articoli specialistici della bibliografia presente, al fine di renderli il più possibile autonomi nei lavori di ricerca che svolgeranno, per esempio in occasione della tesi di laurea.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Capacità di comprensione della letteratura corrente sui fenomeni di disequilibrio

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Orale sul programma del corso, oppure tesina su di un argomento di interesse corrente.

L'esame e' costituito da una prova orale, della durata tipica di 30-40 minuti. Ci sono due possibili modalità d'esame. Il primo modo consiste in domande che possono spaziare su tutto il programma svolto a lezione. Il secondo modo richiede la presentazione di un argomento di interesse corrente nella ricerca sui fenomeni di disequilibrio, che evidenzi le conoscenze acquisite nel corso e in tale ricerca. In caso di non superamento dell'esame la ripetizione dello stesso deve avvenire non prima di due settimane dopo la prima prova.

Oggetto:

Termodinamica del disequilibrio: equilibrio locale, equazioni di bilancio e idrodinamiche;
moto Browniano e teorema di fluttuazione-dissipazione; reciprocità di Onsager;
relazioni di Green e Kubo; teoria di Onsager e Machlup.
Ensembles and misure invarianti: fondamenti microscopici e ruolo del caos; ipotesi ergodica e ipotesi caotica; trasporto anomalo. Equazione di Boltzmann.
Sistemi lontani dall'equilibrio e di scala nanoscopica: equivalenza e non-equivalenza degli
ensemble; modelli dinamici; estensioni della teoria lineare; relazioni transienti di fluttuazione
(Evans-Searles, Jarzynski, Crooks, Hatano-Sasa); relazioni stazionarie di fluttuazione (Evans-Cohen-Morriss, Gallavotti-Cohen); legami con la risposta lineare.

Nonequilibrium thermodynamics: local equilibrium, balance equations and hydrodynamic
equations; Brownian motion and fluctuation-dissipation theorem; Onsager reciprocal
relations; Green-Kubo relations; Onsager-Machlup theory.
Ensembles and invariant measures: microscopic foundations and the role of chaos;
ergodic and chaotic hypotheses; anomalous transport. Boltzmann equation.
Far from equilibrium and nanoscale systems: Equivalence and non-equivalence of
ensembles;
dynamical models; extensions of the linear theory to far from equilibrium systems; transient
fluctuation relations (Evans-Searles, Jarzynski, Crooks, Hatano-Sasa); steady state
fluctuation relations (Evans-Cohen-Morriss, Gallavotti-Cohen); link with linear response.

Descrizione

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

D. J. Evans, G. P. Morriss, Statistical mechanics of nonequilibrium liquids, Cambridge Univ. Press (2008) H. B. Callen, Thermodynamics, Wiley (1966) E. Fermi, Thermodynamics, Dover (1956) S. R. de Groot, P. Mazur, Non-equilibrium thermodynamics, Dover (1984) H. Risken, The Fokker-Planck equation, Springer (1989) R. Kubo, M. Toda, N. Hashitsume, Statistical Physics II, Springer-Verlag (1983) D. A. Kirzhnits, Field Theoretical Methods in Many-Body Systems, Pergamon Press (1967) M. I. Friedlin and A. D. Wentzell. Random Perturbations of Dynamical Systems, Berlin, Springer, (1984) G. Gallavotti. Statistical Mechanics: a Short Treatise. Springer Verlag Berlin, 2000 Carlo Cercignani, The Boltzmann Equation and Its Applications, New York, Springer- Verlag, 1988

Oggetto:

Orario lezioni

Giorni	Ore	Aula
Lunedì	10:00 - 13:00
Giovedì	14:30 - 17:30
Lezioni: dal 13/04/2015 al 17/06/2015 Nota: ATTENZIONE: Ci saranno piccole eccezioni all'orario indicato, che verranno comunicate con il dovuto anticipo. Si utilizzerà la prima lezione anche per stabilire l'effettivo calendario delle lezioni, tenendo in conto, per quanto possibile, le diverse esigenze degli iscritti. Chi non potesse partecipare alla prima lezione o desiderasse ulteriori dettagli, contatti il docente: lamberto.rondoni@polito.it

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