Introduction à la mécanique statistique

Table des matières

I. La thermodynamique et la discontinuité de la matière.
L’utopie statistique

 

La théorie cinétique des gaz

1. Pression d’un gaz et vitesse des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. La notion de température et les théories moléculaires . . . . . . . . . . . . . . .

3. Dimensions des molécules et nombre d’Avogadro . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Les chaleurs spécifiques et les théories classiques

1. Chaleur spécifique des gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Chaleur spécifique des solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

II. Mécanique statistique

 

Le postulat fondamental de la mécanique statistique
Le modèle solide d’Einstein

1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. La notion de type de complexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Nombre de manières de réaliser un type de distribution donné . . . . . . . . .

4. Calcul de W et de WMAX et examen de la manière
    dont ses grandeurs évoluent à mesure que n augmente . . . . . . . . . . . . . . .

5. Calcul de WMax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Diagramme d’occupation des niveaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Apport d’énergie à un système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Le type de complexion le plus probable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. La relation de Boltzmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10. Quelques exemples de diagrammes d’occupation . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11. La température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Les formules fondamentales de la mécanique statistique

1. Somme d’états ou fonction de partition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Expression des propriétés thermodynamiques
en fonction de la somme d’état

1. Énergie interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Énergie libre d’Helmholtz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Enthalpie libre de Gibbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Application au solide d’Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Énergie interne et chaleur spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Somme d’état et entropie d’un solide d’Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. État du solide, examiné à l’échelle moléculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Dégénérescence et poids statistique

1. De l’équivalence de WMAX avec W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Établissement de 1a relation de Boltzmann par la méthode
des multiplicateurs indéterminés de Lagrange

 

III. Échange de travail et irréversibilité en mécanique statistique

1. Échange de travail mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Les conditions nécessaires à la réalisation d’un échange
    réversible de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Cas des solides réels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Cas des substances à coefficient de dilatation négatif . . . . . . . . . . . . . . . .

 

A la poursuite des très basses températures

1. La méthode de refroidissement dite par désaimantation adiabatique . . . .

 

IV. Les gaz parfaits

 

Calcul de la somme d’états
Probabilité thermodynamique d’un gaz parfait
Statistiques de Bose - Einstein et de Fermi - Dirac

1. Distribution la plus probable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Les gaz parfaits dans les conditions courantes
Les formules relatives aux gaz parfaits
Cas des molécules polyatomiques

 

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 
 

 

 

4

10

11

 

 

20

24

 

 

 

 
 

33

35

38

 
41

42

46

50

59

63

65

69

 

 

75

 

 
 

77

78

80

80

82

83

89

91

 

 

97

 

 
 

 

 

105

 
108

112

116

 

 

122

 

 

 

 
 
 

143

 

 
 
 

 

153