Docencia

Material para las clases de la disciplina “Fundamentos de Física Estadística” impartidas en el primer curso del Grado en Física y el segundo curso del Programa de Estudios Conjunto de Grado en Física y Grado en Matemáticas en la Universidad de Valladolid (UVa). Resulta un reto muy interesante elaborar un curso de una disciplina tan compleja como es la Física Estadística que, por un lado, sea suficientemente sencillo a nivel formal y, por otro, sea conceptualmente riguroso, útil para el alumnado y coherente con las asignaturas más avanzadas del plan de estudios (en particular, con las propias de la Termología, a saber, “Termodinámica” y “Física Estadística”). Siendo ésta una tarea difícil, no es imposible, gracias a que la formulación de la Física Estadística basada en el Principio de Máxima Entropía de E.T. Jaynes (1957) no requiere de grandes conocimientos de Mecánica Clásica o Cuántica para una primera aproximación. Desde el punto de vista de Jaynes, el problema que se resuelve en Física Estadística es la inferencia de las probabilidades de los microestados (configuraciones microscópicas) de un sistema a partir de las leyes de la Teoría de la Probabilidad y de unas pocas restricciones macroscópicas conocidas. La filosofía del curso es que, comprendiendo las razones conceptuales por las que este proceso de inferencia estadística funciona, los estudiantes puedan hallar toda la información termodinámica de un sistema a partir de un modelo de realidad dado. De este modo, el curso permite a los estudiantes desarrollar un esquema mental de cómo funcionan la Termodinámica y la Física Estadística y su relación con el resto de la Física, aprender el mecanismo de cálculo de los potenciales termodinámicos entrópicos y aplicarlo a modelos sencillos cuyos detalles, a nivel mecánico, no tienen por qué comprender a fondo.

Este texto surge como material de apoyo para acompañar a los apuntes del curso de teoría Fundamentos de Física Estadística, preparados para las clases impartidas en el primer curso del Grado en Física y en el segundo curso del Programa de Estudios Conjunto de Grado en Física y Grado en Matemáticas de la Universidad de Valladolid. En este trabajo se recoge el desarrollo de las soluciones a los problemas propuestas en cada capítulo del mencionado curso de teoría. Por ello, se sigue el formalismo (Principio de Máxima Entropía y formulación entrópica de la Termodinámica) ahí desarrollado, usando la misma notación y bajo la misma estructura.