Thermodynamique statistique

Informations

Langue d'enseignement : Anglais
Crédits ECTS: 6

Programme

  • Heures d'enseignement dispensées à l'étudiant : 50 heures et 32 minutes
  • Temps de travail personnel : 101 heures

Objectifs et compétences

Objectifs :
Les objectifs du cours sont d'expliquer le comportement macroscopique des systèmes par leur description microscopique et de présenter les caractéristiques universelles dans l’étude des systèmes thermodynamiques. Le cours est organisé en deux parties :

A. Thermodynamique statistique – 1re partie – Ensembles statistiques

A.1. Introduction à la description statistique des systèmes macroscopiques

A.2. L'ensemble micro-canonique : définitions des états microscopiques, de l'état macroscopique. Entropie selon Boltzmann. Principe d'extremum et lien avec la maximisation des probabilités d'occurrence

A.3. L'ensemble canonique : introduction de la fonction de partition. Équivalence entre ensembles

A.4. Généralisations : l'ensemble p–T et l'ensemble grand-canonique. Fonctions de partition généralisées. Équivalence entre ensembles

B. Thermodynamique statistique – 2e partie – Statistiques quantiques

B.1. Introduction à la description statistique des systèmes de particules indiscernables

B.2. Distributions de Fermi-Dirac et Bose-Einstein. Limite « classique » et distribution de Maxwell-Boltzmann

B.3. Le gaz parfait, illustration canonique de la limite « classique »

B.4. Le gaz de Fermi : description élémentaire des propriétés des solides conducteurs

B.5. Rayonnement du corps noir : loi de Planck. Lois du déplacement de Wien et loi de Stefan-Boltzmann

Compétences :
  • Identifier le processus de production, de diffusion et de valorisation des savoirs
  • - Construire son projet personnel et professionnel : o Identifier ses propres compétences ; o Connaître les techniques de recherche d’emploi ; o Savoir rédiger un CV et une lettre de motivation ; o Savoir préparer un entretien ; o Se présenter dans différentes circonstances ; o Valoriser ses compétences et ses expériences par écrit et oralement

  • Réaliser des travaux à dominante scientifique, définis par des consignes et sous contrainte de temps : * établir des priorités, * s’organiser individuellement, * gérer son temps et ses priorités, * planifier.
  • Utiliser les technologies de l'information et de la communication dans un contexte scientifique ou non : * effectuer une recherche d'information (veille technologique / scientifique) en utilisant différentes modalités de recueil (Internet, enquêtes, documentation...) * stocker, manipuler l’information * mettre en forme et restituer après analyse critique l’information en explicitant sa pertinence, en adéquation avec le public visé.

  • Connaître les grandes classes de systèmes chimiques et matériaux
  • Mettre en œuvre une démarche scientifique sur le plan expérimental et de la modélisation: * concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental, * utiliser les appareils et les techniques de mesure les plus courants; * recueillir et exploiter des données, * identifier les sources d'erreur pour calculer l’incertitude sur un résultat expérimental; * élaborer et organiser des interprétations théoriques et/ou modèles * apprécier les limites de validité d'un modèle, * valider un modèle par comparaison de ses prévisions aux résultats expérimentaux
  • Résoudre par approximations successives un problème complexe : en recherche fondamentale autant qu'appliquée, posséder une démarche scientifique progressive et itérative dans la résolution d'une problématique

Organisation pédagogique

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

Contrôle des connaissances

Session 1 : 1 examen terminal (3h00)

Session 2 : 1 examen (3h00) ou oral suivant le nombre d'étudiants

Lectures recommandées

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

Responsable de l'unité d'enseignement

Jean-Christophe Baret

Enseignants

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