Thermodynamique et introduction à la physique quantique

Informations

Langue d'enseignement : Français
Crédits ECTS: 6

Programme

  • Heures d'enseignement dispensées à l'étudiant : 51 heures
  • Temps de travail personnel : 102 heures

Objectifs et compétences

Objectifs :
L’objectif de la première partie de cette UE est d’étudier la thermodynamique de systèmes présents sous plusieurs phases et sous contraintes (notion de potentiel thermodynamique). Après une introduction sur les potentiels thermodynamiques, il sera question de transformations et de transitions de phase en présentant l'équation d'état de van der Waals, la loi des états correspondants , les diagrammes de phases en y introduisant la notion d'équilibre et de métastabilité. Enfin une application de la thermodynamique aux machines thermiques sera présentée. Cet enseignement sera accompagné de plusieurs travaux pratiques pour illustrer les différents concepts.

La deuxième partie de cette UE a pour objectif de présenter les bases de la mécanique quantique. L'enjeu essentiel est de faire comprendre les différences fondamentales entre la physique quantique et la mécanique classique (qui aura été étudiée aux semestres précédents). En privilégiant le système quantique à 2 niveaux (spin 1/2 ou qubit) et les exemples simples d’utilisation de la fonction d’onde, les postulats de la mécanique quantique seront exposés : description d'un état quantique par un vecteur d’état, description du processus de la mesure par un opérateur hermitien, calcul des résultats d'expérience et de l’ évolution temporelle d'un système isolé. La notion de fonction d'onde en représentation de position ou d'impulsion permettra d’appréhender les notions de confinement quantique et de quantification des niveaux d'énergie.

Organisation pédagogique

le mode de fonctionnement de l'UE est présenté au début des enseignements

Contrôle des connaissances

Session 1

Partie thermodynamique

- contrôle continu : test (coef 0,05)

- contrôle continu : TP (coef 0,1)

- devoir surveillé écrit de 1h20 (coef 0,1)

Partie physique quantique

- devoir surveillé écrit de 1h20 (coef 0,2)

Un examen terminal de 3h avec deux épreuves : thermodynamique 1h30 (coef 0.25), physique quantique 1h30 (coef 0.3)

Session 2

Partie thermodynamique

- report des notes de contrôle continu : test (coef 0,05) et TP (coef 0,1)

- report de la note de devoir surveillé (coef 0,1)

- examen terminal écrit de 1h30 (coef 0,25)

En cas de faible effectif, l'examen terminal écrit pourra être remplacé par un oral.

Partie physique quantique

- report de la note de devoir surveillé (coef 0,2)

- examen terminal écrit de 1h30 (coef 0,3)

En cas de faible effectif, l'examen terminal écrit pourra être remplacé par un oral.

Lectures recommandées

l'ensemble des références bibliographiques est communiqué au début des enseignements

Responsable de l'unité d'enseignement

Thomas Bickel

Enseignants

la composition de l'ensemble de l'équipe pédagogique est communiquée au début des enseignements