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Séance de cours

Thermodynamique statistique: Ensembles microcanoniques et canoniques

Dans cours

CH-242(b): Mécanique statistique pour la chimie

Ce cours construit la base théorique universelle permettant de comprendre les systèmes à grand nombre de particules. Les méthodes introduites sont utilisées pour éclairer de nombreux phénomènes à travers la chimie. ...

Description

Cette séance de cours couvre le développement historique de la théorie des gaz cinétiques, les contributions de Bernoulli et Maxwell, le concept d'ensemble microcanonique, la définition du macroétat et du microétat, et l'ensemble canonique. Il discute également des dispositions des particules N dans 2 espaces, l'approximation de Stirling, et le comportement des grandes et petites valeurs de N en thermodynamique statistique.

Enseignant·e·s (2)

Andreas Osterwalder

EDUCATION: 2002: Dr.sc.nat. (ETH Zurich) 1998: Dipl.Chem. (ETH Zurich) ACADEMIC POSITIONS: since 2015: Senior Scientist at EPFL 2009-2015: SNSF-funded Professor at EPFL 2005-2009: Group leader, Fritz-Haber-Institute of the Max-Planck-Society in Berlin (Department of Molecular Physics under Prof. G. Meijer) 2002-2005: Postdoctoral Fellow at UC Berkeley (Group of Prof. D.M.Neumark) 1998-2002: PhD Student at ETHZ (Group of Prof. F.Merkt)

Christopher Scott Reilly

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (32)

Ensemble canonique

En physique statistique, l’ensemble (ou situation) canonique est un ensemble statistique introduit par le physicien américain Josiah Willard Gibbs. Il correspond au cas d'un système physique de volume donné et contenant un nombre fixe de particules, en interaction avec un autre système, appelé réservoir ou thermostat, beaucoup plus grand que le système considéré et avec lequel il peut échanger de l'énergie mais pas de matière. Le thermostat se comporte comme un réservoir supposé infini d'énergie, la réunion des deux systèmes étant considérée comme isolée.

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.

Ensemble microcanonique

En physique statistique, l'ensemble microcanonique est un ensemble statistique constitué des répliques fictives d'un système réel pouvant être considéré comme isolé, par suite dont l'énergie (E), le volume (V) et le nombre de particules (N) sont fixés. Cet ensemble statistique a une importance particulière, car c'est à partir de celui-ci que le postulat de la physique statistique est défini. Cet ensemble permet aussi de déterminer les ensembles canonique et grand-canonique, à l'aide d'échanges d'énergie et/ou de particules avec un réservoir.

Ensemble grand-canonique

En physique statistique, l’ensemble grand-canonique est un ensemble statistique qui correspond au cas d'un système qui peut échanger de l'énergie avec un réservoir externe d'énergie (ou thermostat), ainsi que des particules. Il est donc en équilibre thermodynamique thermique et chimique avec le réservoir d'énergie et de particules. Plus précisément, il s'agit de l'ensemble des « copies virtuelles » (ou répliques fictives) du même système en équilibre avec le réservoir d'énergie et de particules.

Micro-état (physique statistique)

En physique statistique, un micro-état (appelé aussi configuration microscopique ou bien état microscopique) est la spécification détaillée d'une configuration microscopique d'un système. Le système visite ce micro-état au cours de ses fluctuations thermiques. Par contraste, le macro-état (appelé aussi configuration macroscopique ou encore état macroscopique) d'un système fait référence à ses propriétés macroscopiques, telles que la pression et la température.

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