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Tipo: Dissertação
Título: Propriedades termodinâmicas em sistemas quânticos com massa dependente da posição
Autor(es): Ximenes, Lucas Freitas
Orientador: Carvalho, Ricardo Renan Landim de
Palavras-chave: Jacobi, Função theta de;Banho térmico;Teorema da equipartição
Data do documento: 2022
Citação: XIMENES, L. F. Propriedades termodinâmicas em sistemas quânticos com massa dependente da posição. 57 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: Neste trabalho, de posse de uma solução analítica do espectro de energia unidimensional de uma partícula livre com massa dependente da posição, num banho térmico, discutimos as propriedades termodinâmicas e constatamos que para altas temperaturas a energia média e o calor específico obedecem o teorema de equipartição. Em seguida, aproveitando essa expressão analítica do espectro completo de energia, analisamos o somatório exato da função de partição convencional. Com isso, obtemos uma solução para qualquer temperatura com dependência na função theta de Jacobi. Assim, obtemos expressões analíticas para as seguintes grandezas termodinâmicas: a entropia, a energia livre de Helmholtz, a energia média e o calor específico a volume constante.
Abstract: In this work, in possession of an analytical solution of the one-dimensional energy spectrum of a free particle with position-dependent mass, in a thermal bath, we discuss the thermodynamic properties and find that for high temperatures the average energy and the specific heat obey the equipartition theorem. Then, taking advantage of this analytical expression of the full energy spectrum, we analyze the exact summation of the conventional partition function. With this, we obtain a solution for any temperature with dependence on Jacobi’s theta function. Thus, we obtain analytical expressions for the following thermodynamic quantities: entropy, Helmholtz free energy, average energy and specific heat at constant volume.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/69885
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