Physique statistique I

PHYS-315 / 4 crédits

Enseignant: Müller Markus

Langue: Français

Résumé

L'objectif du cours est d'introduire les concepts fondamentaux de la physique statistique.

Contenu

1. Vers une théorie microscopique des systèmes thermodynamiques

 

- Rappel de thermodynamique
- Eléments de la théorie cinétique
- Entropie et principe fondamental

 

2. Formalisme général

- Espace des phases et entropie

- Notions basiques de probabilité

- Potentiels thermodynamiques, transformés de Legendre

- Ensembles statistiques et leur équivalence

- Dérivation des principes fondamentaux de la thermodynmaique à partir de la physique statistique

 

3. Applications


- Théorèmes du viriel et d'équipartition

- Gaz réels : équation de Van der Waals et développement du viriel

 

4. Introduction à la physique statistique quantique

 

- Opérateur densité
- Particules identiques: fermions, bosons
- Gaz parfaits quantiques : distributions de Fermi-Dirac et de Bose-Einstein

- Bosons: condensation; photons: radiation, spectre de Planck (corps noir)

- Fermions: lac de Fermi

Mots-clés

Entropie, ensembles thermodynamique, physique statistique classique et quantique, gaz idéal et réel

Compétences requises

Cours prérequis indicatifs

Mécanique analytique

Concepts importants à maîtriser

Probabilités

Acquis de formation

A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:

  • Calculer les propriétés thermodynamiques de différents systèmes physiques
  • Appliquer les lois fondamentaux thermodynamiques
  • Formuler les lois de la thermodynamique et les dériver des principes de physique statistique
  • Utiliser des arguments d'échelle et l'analyse dimensionelle pour anticiper/justifier un résultat

Compétences transversales

  • Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.

Méthode d'enseignement

Ex cathedra. Exercices en salle

Travail attendu

Résoudre les exercices soi-même

Méthode d'évaluation

Examen écrit 100%. Test facultatif en cours du semestre ne comptant pas dans la note.

Ressources

Bibliographie

- Polycopié "Physique Statistique I" by M. Müller.


- Livres:

- W. Greiner, L. Neise, H. Stöcker "Thermodynamique et Mécanique Statistique" (en français)

- K. Huang: Statistical Mechanics, John Wiley & Sons, New York, 1987 (général, très bien)

- L. Landau & I. Lifshitz: Statistical Physics (Vol. 5), Pergamon Press General, logical structure

- F. Reif: Fundamentals of statistical and thermal physics, McGraw-Hill Book Company New York, 1965 (approfondi)

-  J. Sethna: Statistical Mechanics: Entropy, Order Parameters, and Complexity, Second Edition, Oxford  (original advanced text)

Ressources en bibliothèque

Liens Moodle

Préparation pour

Physique statistique II, Physique du Solide II

Dans les plans d'études

  • Semestre: Automne
  • Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
  • Matière examinée: Physique statistique I
  • Cours: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
  • Exercices: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
  • Type: obligatoire

Semaine de référence

Cours connexes

Résultats de graphsearch.epfl.ch.