• Termodinámica: Principios y aplicaciones. Entropía. Potenciales Termodinámicos.  Equilibrios de fase. Equilibrios químicos. Teoría cinética de los gases. Teoría de transporte en gases, conducción de calor. Absorción y emisión de radiación. Cuerpo  negro. Bases experimentales de la mecánica ondulatoria. Electrones en átomos. Electrones en sólidos. Espectroscopía atómica y molecular. Leyes de emisión y absorción de la luz.

• Historia: Grecia y las hipótesis atómicas, Aristóteles y el medioevo, los atomistas del medioevo, los químicos del siglo 18, los estadísticos del siglo 19, los cuánticos del siglo 20.
• Reacciones químicas y proporciones de masas.
• Leyes de Dalton.
• Reacciones químicas y leyes de volúmenes.
• Ley de gases ideales y el numero de Avogadro. La unidad de mása atómica, y el numero de Avogadro: Electrólisis de AgNO3
• Movimiento Browniano.
• Definición de Masa, el sistema SI actual y futuro. La esfera de silicio y difracción de Bragg.
• Podemos ver átomos?
• Limite de difracción. Velocidad de los átomos en un gas.
• Enfriamiento Doppler de átomos y trampas para átomos.
• Microscopía Electrónica SEM y TEM
• Microscopía de Efecto Tunel y de Fuerza Atómica.
• El tamaño del átomo.
• Leyes de volumen, y de gases modificadas. Transporte y difusión.
• Difracción de Bragg y factores de llenado.
• El potencial de Lennard-Jones

• Variables de estado, clasificación.
• Teoría cinética de cases: deducción de la ley de gases ideales a partir de un modelo microscópico.
• Presión: instrumentos de medición. Presión en una columna de liquido y de gas.
• Distribución de velocidades de Maxwell-Boltzmann. Deducción a partir del estudio de la distribución de velocidades en una columna de gas.
• Moda, valor medio y valor cuadrático medio.
• Sección eficaz y camino libre medio.
• Bibliografía sugerida: Feynman Lectures in Physics Vol.1 Cap. 39 y 40

 Clase 3 – Capacidad Calórica y Procesos Termodinámicos

• Compresión adiabática
• Teorema de equipartición, grados de libertad microscópicos.
• Gases diatómicos
• Grados de libertad.
• Fracaso de la teoría clásica: discusión de resultados experimentales.
• La hipótesis cuántica: cuantización de la energía y la distribución de Maxwell-Boltzmann.
• Capacidad Calórica
• Equivalente térmico y mecánico. Caloría y Joule.
• Capacidades calóricas y específicas.
•  Capacidades específicas de gases a presión o volumen constante.
• Capacidad específica de sólidos: Ley de Dulong-Petit
• Expansión Térmica de Sólidos
• Conducción del Calor: convección, conducción y radiación
• Cómo diseñar un buen termo.
• Conducción de calor en medios continuos.
• Ley de Fourier
• Ecuación de Difusión.

 Clase 4 – Primer y Segundo Principio de la termodinámica.

• Variables de estado
• Primer principio de la termodinámica
• Procesos cuasi-estáticos: isocórico, isobárico, isotérmico, adiabático.
• Segundo principio de la termodinámica
• Formulación con transporte de calor entre fuentes.
• Ciclo de Carnot: eficiencia
• Bomba de calor – heladera
• Representación esquemática de ciclos
• Formulación con eficiencia y equivalencia con formulación de calor.
• Compendio de máquinas térmicas
• Stirling, Otto, Maquina de Vapor

Clase 5 – Entropía

• Entropía cómo nueva variable de estado.
• Gases ideales en procesos cuasi-estáticos
• Ciclo de Carnot, de Otto y otros.
• Ejemplo: enfriamiento de un solido en un gas expandiéndose adiabáticamente. Discusión: entropía y temperatura, entropía y desorden.
• Ejemplo: termalización de dos masas. Discusión: entropía y “calidad de energía”, entropía y desorden, entropía en un proceso irreversible.
• Ejemplo: difusión isotérmica. Entropía absoluta, entropía estadística. Discusión: entropía y configuraciones microscópicas, entropía absoluta.
• Entropía en ciclos reversibles e irreversibles.

Clase 6 -  Potenciales Termodinámicos

• Formas diferenciales de la entalpía y la energía
• Energía libre de Helmholtz
• Definición y forma diferencial
• Ej. Mezcla de gases
• Ej. Proceso isotérmico – energía libre para “hacer trabajo”.
• Energía atrapada
• Energía libre de Gibbs
• Definición y forma diferencial
• Noción de espontaneidad
• Ej. Fusión de hielo
• Ej. Reacciones químicas y entropía de mezcla
• Relaciones diferenciales entre potenciales
• regla “Good professors Have Studied Under Very Fine Teachers”
• Teorema de Nerst y el Tercer principio de la termodinámica
• Calor específico cerca del cero absoluto.

• Imposibilidad del “Cero Absoluto”
• Transiciones de fase
• Tipos de transiciones
• Gas de Van der Waals
• Ecuación de Clausius Clapeiron
• Diagramas de Andrews
• Punto triple y crítico
• Maquinas térmicas en una transición de fase

Clase 8 – Aplicaciones de mecánica estadística

• Evaporación y presión de vapor.
• Emisión termo-iónica. Formula de Richardson
• Termo-ionización
• Termo-fluorescencia en caja abierta, en caja reflectiva (coeficientes de Einstein)

Clase 9 – Cuerpo Negro

• Definición de cuerpo negro.
• Densidad espectral, absorbancia, emitancia
• Ley de Kirchhoff para cuerpo negro
• Potencia y densidad de enrgía
• Densidad de modos
• Hipótesis clásica: ley de Rayleigh–Jeans y la catástrofe del ultra-violeta”
• Hipótesis cuántica: ley de Plank

Clase 10  -  Partondas y Ondículas

Clase 11 – Ondas de materia

Clase 12 – Ecuación de Schödinger

 Clase 14 – Átomo de Hidrógeno

• Ecuación de Schödinger en coordenadas relativas – separación de variables
• Ecuación de Schödinger para potenciales centrales – separación de variables y momento angular
• Soluciones de la ecuación radial
• comportamiento a grandes distancias
• solución en series de potencias
• autovalores y autofunciones
• distribución de probabilidad
• construcción de átomos electrónicos
• regla de Hund y reglas de “llenado”

Clase 15 – Correcciones al Átomo de Schödinger

• Degeneración y desdoblamiento. Aproximación a una teoría perturbaciones.
• Efecto Zeeman Normal
• Efectos relativistas – estructura fina
• Modificación de la energía cinética
• Tamaño finito electrón
• Acoplamiento Spin-Orbita
• Otras correcciones
• Corrimiento de Lamb, estructura hiper-fina, efecto Stark

Clase 16 – Física del Láser

• Elementos de Láser
• Ganancia e inversión de población
• Condición de oscilación y umbral
• Resonadores cerrados y abiertos (Láser y Máser)
• Tipos de Láseres
• Oscilaciones de un “átomo de dos niveles” en un campo eléctrico