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Maxwell Relations: Théorie de Schwarz

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Dans cours

PHYS-105: Physique avancée II (thermodynamique)

Ce cours présente la thermodynamique en tant que théorie permettant une description d'un grand nombre de phénomènes importants en physique, chimie et ingéniere, et d'effets de transport. Une introduction à la physique statistique renforce les notions acqu ...

Description

Cette séance de cours couvre l'application du théorème de Schwarz aux potentiels, conduisant à la dérivation des relations de Maxwell. La séance de cours explique les relations entre les dérivés partiels de l'énergie interne, l'entropie et le volume, ainsi que les potentiels chimiques. Les concepts sont illustrés par des exemples et des exercices.

Enseignant·e·s (2)

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

Cécile Hébert

Cécile Hébert est née en France, en 1970. Elle a obtenu son diplôme d'ingénieure (option physique) puis son doctorat ("Etude d'un nouveau filtre d'énergie des électrons pour le microscope électronique à transmission") à l'Ecole centrale de Paris. Doctorante dans le laboratoire du professeur Jouffrey, elle a créé un nouveau filtre d'énergie des électrons, pour le microscope électronique à transmission, qui a été breveté par le CNRS. En tant que post-doctorante dans le laboratoire du professeur Schattschneider, elle a mené à bien une étude marquante sur la simulation des structures fines des seuils de perte d'énergie des électrons en comparaison avec l'expérience. En 2005, elle a été l'une des actrices principales dans l'élaboration du projet européen CHIRALTEM visant à développer dans le microscope électronique à transmission une méthode similaire à la méthode XMCD (X Ray Magnetic Circular Dichroism) connue en spectrométrie d'absorption des rayons X.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (32)

Potentiel chimique

En thermodynamique, le potentiel chimique d'une espèce chimique correspond à la variation d'énergie d'un système thermodynamique due à la variation de la quantité (nombre de moles) de cette espèce dans ce système. Étroitement lié au deuxième principe de la thermodynamique, le potentiel chimique permet d'étudier la stabilité des espèces chimiques et leur tendance à changer d'état, à réagir chimiquement ou à migrer par diffusion. La fugacité et l'activité chimique, définies à partir du potentiel chimique, sont plus faciles à manipuler que celui-ci.

Théorème de Schwarz

Le théorème de Schwarz, de Clairaut ou de Young est un théorème d'analyse portant sur les dérivées partielles secondes d'une fonction de plusieurs variables. Il apparaît pour la première fois dans un cours de calcul différentiel donné par Weierstrass en 1861 auquel assistait alors Hermann Schwarz à Berlin. La symétrie de la hessienne signifie que le résultat d'une dérivation partielle à l'ordre 2 par rapport à deux variables ne dépend pas de l'ordre dans lequel se fait la dérivation par rapport à ces deux variables : Ce théorème est parfois appelé par les anglophones (théorème de Young), nom qui désigne également une extension aux dérivées d'ordre supérieur.

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 ().

Relations de Maxwell

En thermodynamique, les relations de Maxwell sont un ensemble de relations entre dérivées partielles de diverses grandeurs obtenues par l'application du théorème de Schwarz aux potentiels thermodynamiques. Elles portent le nom de James Clerk Maxwell qui les publia en 1871. Pour un système entièrement décrit par les grandeurs pression , température , entropie et volume , on retient généralement un ensemble de quatre relations relatives à l'énergie interne, à l'enthalpie, à l'énergie libre et à l'enthalpie libre : Néanmoins les relations de Maxwell sont généralisables à tous les systèmes thermodynamiques notamment chimiques, électriques et électrochimiques.

Potentiel thermodynamique

En thermodynamique, un potentiel thermodynamique est une fonction d'état particulière qui permet de prédire l'évolution et l'équilibre d'un système thermodynamique, et à partir de laquelle on peut déduire toutes les propriétés (comme les capacités thermiques, le coefficient de dilatation, le coefficient de compressibilité) du système à l'équilibre. Les divers potentiels thermodynamiques correspondent aux divers jeux de variables d'état utilisés dans l'étude des processus thermodynamiques.

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