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Séance de cours

Gibbs Entropie et plus d'ensembles: Fluctuations non corrélées et loi du gaz idéal

Dans cours

MSE-421: Statistical mechanics

This course presents an introduction to statistical mechanics geared towards materials scientists. The concepts of macroscopic thermodynamics will be related to a microscopic picture and a statistical interpretation. Lectures and exercises will be compleme ...

Description

Cette séance de cours couvre les applications des ensembles, en se concentrant sur les fluctuations non corrélées et la loi idéale du gaz. L'instructeur discute du comportement des fluctuations du nombre de particules, de l'entropie de Gibbs et de l'isotherme d'adsorption de Langmuir, en mettant l'accent sur les concepts de fonction de partition grand-canonique et de potentiel chimique.

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Enseignant·e

Michele Ceriotti

Michele Ceriotti received his Ph.D. in Physics from ETH Zürich in 2010. He spent three years in Oxford as a Junior Research Fellow at Merton College. Since 2013 he leads the laboratory for Computational Science and Modeling in the Institute of Materials at EPFL. His research revolves around the atomic-scale modelling of materials, based on the sampling of quantum and thermal fluctuations and on the use of machine learning to predict and rationalize structure-property relations. He has been awarded the IBM Research Forschungspreis in 2010, the Volker Heine Young Investigator Award in 2013, an ERC Starting Grant in 2016, and the IUPAP C10 Young Scientist Prize in 2018.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (16)

Enthalpie libre

L’enthalpie libre, appelée aussi énergie libre de Gibbs ou simplement énergie de Gibbs, est une fonction d'état extensive introduite par Willard Gibbs, et généralement notée G. Le changement d'enthalpie libre correspond au travail maximal qui peut être extrait d'un système fermé à température et pression fixes, hors le travail dû à la variation de volume. L'enthalpie libre est reliée à l'enthalpie par la formule (où désigne la température et l'entropie), à l'énergie libre par la relation (où désigne la pression et le volume) et à l'énergie interne par la relation .

Formule de Boltzmann

thumb|Sur la tombe de Ludwig Boltzmann En physique statistique, la formule de Boltzmann (1877) définit l'entropie microcanonique d'un système physique à l'équilibre macroscopique, libre d'évoluer à l'échelle microscopique entre micro-états différents. Elle s'écrit : où est la constante de Boltzmann qui est égale à . est appelé le nombre de complexions du système ou nombre de configurations.

Entropy (statistical thermodynamics)

The concept entropy was first developed by German physicist Rudolf Clausius in the mid-nineteenth century as a thermodynamic property that predicts that certain spontaneous processes are irreversible or impossible. In statistical mechanics, entropy is formulated as a statistical property using probability theory. The statistical entropy perspective was introduced in 1870 by Austrian physicist Ludwig Boltzmann, who established a new field of physics that provided the descriptive linkage between the macroscopic observation of nature and the microscopic view based on the rigorous treatment of large ensembles of microstates that constitute thermodynamic systems.

Paradoxe de Gibbs

Le paradoxe de Gibbs est un pseudo-paradoxe apparaissant lorsqu'on cherche à concilier la thermodynamique et la physique statistique. Il intervient lors du calcul de l'entropie de mélange de deux gaz parfaits. Il a été nommé d'après le physicien Willard Gibbs qui l'a découvert en 1861 dans l'application du théorème qui porte son nom. On retrouve la mention de ce paradoxe au chapitre 16 de son ouvrage paru en 1902. Supposons une boîte divisée par une paroi mobile en deux compartiments de même volume .

Entropie (thermodynamique)

L'entropie est une grandeur physique qui caractérise le degré de désorganisation d'un système. Introduite en 1865 par Rudolf Clausius, elle est nommée à partir du grec , littéralement « action de se retourner » pris au sens de « action de se transformer ». En thermodynamique, l'entropie est une fonction d'état extensive (c'est-à-dire, proportionnelle à la quantité de matière dans le système considéré). Elle est généralement notée , et dans le Système international d'unités elle s'exprime en joules par kelvin ().

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Séances de cours associées (44)

Chimie : Structure atomique et thermodynamique

Couvre la structure atomique, la thermodynamique, les propriétés matérielles et la loi du gaz idéal.

Physique statistique : systèmes isolés et entropie

Couvre la physique statistique, les systèmes isolés, l'entropie et la distribution de Boltzmann.

Calorimétrie : propriétés des gaz idéaux

Fournit une vue d'ensemble de la calorimétrie et des propriétés thermodynamiques des gaz idéaux, y compris leurs équations d'état et leurs capacités thermiques.

Introduction à la physique statistique: principes fondamentaux

Introduit les bases de la physique statistique, offrant une nouvelle perspective sur les concepts thermodynamiques.

Transformations thermodynamiques et entropie

Explore les transformations thermodynamiques des gaz idéaux, de la capacité thermique, de l'entropie et des processus adiabatiques.

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