Séance de cours

Test expérimental de l'égalité de Jarzynski

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Description

Cette séance de cours traite de l'égalité de Jarzynski, un résultat théorique qui relie le travail irréversible à l'équilibre des différences d'énergie libre. L'instructeur présente des tests expérimentaux de cette égalité à l'aide de molécules d'ARN, démontrant la validité de la théorie dans des conditions de loin d'équilibre. La séance de cours couvre le Théorème de Fluctuation des Crooks, les courbes force-extension, et la vérification des prédictions théoriques par des mesures expérimentales. Différents concepts mécaniques statistiques sont appliqués pour résoudre des problèmes thermodynamiques expérimentaux, fournissant des informations sur les processus non-équilibre. La présentation comprend des analyses détaillées des distributions de travail, des théorèmes de fluctuation et l'application des principes thermodynamiques aux expériences de manipulation moléculaire.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (32)

Deuxième principe de la thermodynamique

Le deuxième principe de la thermodynamique (également connu sous le nom de deuxième loi de la thermodynamique ou principe de Carnot) établit l'irréversibilité des phénomènes physiques, en particulier lors des échanges thermiques. C'est un principe d'évolution qui fut énoncé pour la première fois par Sadi Carnot en 1824. Il a depuis fait l'objet de nombreuses généralisations et formulations successives par Clapeyron (1834), Clausius (1850), Lord Kelvin, Ludwig Boltzmann en 1873 et Max Planck (voir Histoire de la thermodynamique et de la mécanique statistique), tout au long du et au-delà jusqu'à nos jours.

Irreversible process

In science, a process that is not reversible is called irreversible. This concept arises frequently in thermodynamics. All complex natural processes are irreversible, although a phase transition at the coexistence temperature (e.g. melting of ice cubes in water) is well approximated as reversible. In thermodynamics, a change in the thermodynamic state of a system and all of its surroundings cannot be precisely restored to its initial state by infinitesimal changes in some property of the system without expenditure of energy.

Équilibre thermodynamique

vignette|200px|Exemple d'équilibre thermodynamique de deux systèmes, en l'occurrence deux phases : l'équilibre liquide-vapeur du brome. En thermodynamique, un équilibre thermodynamique correspond à l'état d'un système ne subissant aucune évolution à l'échelle macroscopique. Les grandeurs intensives caractérisant ce système (notamment la pression, la température et les potentiels chimiques) sont alors homogènes dans l'espace et constantes dans le temps.

Thermodynamic free energy

In thermodynamics, the thermodynamic free energy is one of the state functions of a thermodynamic system (the others being internal energy, enthalpy, entropy, etc.). The change in the free energy is the maximum amount of work that the system can perform in a process at constant temperature, and its sign indicates whether the process is thermodynamically favorable or forbidden. Since free energy usually contains potential energy, it is not absolute but depends on the choice of a zero point.

Processus isotherme

vignette|250px|Plusieurs isothermes d'un gaz parfait sur un diagramme représentant la pression en fonction du volume (diagramme de Clapeyron). vignette|250px|La zone en bleu correspond au travail dans un processus isotherme (à température constante). vignette|250px|La zone en vert correspond au travail dans un processus adiabatique (sans échange de chaleur). Le travail adiabatique est pris comme référence, indiquant la conservation de l'énergie. Le travail isotherme lui est supérieur dans les deux sens, détente et compression.

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Séances de cours associées (64)

Thermodynamique en biologie cellulaire

Explore le rôle de la thermodynamique en biologie cellulaire, en se concentrant sur la connexion entre la thermodynamique et les processus cellulaires.

Mécanique quantique : Aspects stochastiques

Déplacez-vous dans les aspects statistiques de la mécanique quantique et de sa relation avec les processus stochastiques, en mettant l'accent sur l'optique quantique et les processus de saut Markov.

L'entropie et la deuxième loi de la thermodynamique

Discute de l'entropie et de la deuxième loi de la thermodynamique, en se concentrant sur les processus réversibles et leurs implications dans les systèmes thermodynamiques.

Signification physique des potentiels (conclusion)

Explore l'équilibre entre les sous-systèmes, la chaleur, le travail et l'énergie en thermodynamique.

Deuxième loi de la thermodynamique : motivations

S'inscrit dans les motivations historiques derrière la deuxième loi de la thermodynamique, mettant l'accent sur les limitations de la conversion de la chaleur au travail et l'inévitabilité des processus irréversibles.

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Deuxième principe de la thermodynamique

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Thermodynamic free energy

Processus isotherme

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