Table des matières

Préface au cours de physique de Berkeley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Préface au volume V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Notes pour le professeur et l'étudiant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

I. Propriétés caractéristiques des systèmes macroscopiques

1. Fluctuations autour de l'équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Irréversibilité et approche de l'équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Autres exemples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Propriétés de l'équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Chaleur et température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Ordres de grandeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Problèmes importants en physique macroscopique . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

II. Concepts fondamentaux en probabilités

1. Ensembles statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Relations élémentaires entre probabilités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. La distribution binômiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Valeurs moyennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Calcul de valeurs moyennes pour un système de spin . . . . . . . . . . . . .

6. Distributions continues en probabilités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III. Description statistique des systèmes de particules

1. Définition de l'état d'un système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Ensemble statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Postulats statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Calculs de probabilités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Nombre d'états accessibles pour un système macroscopique . . . . . . . .

6. Contraintes, équilibre et irréversibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Interaction entre systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IV. Interaction thermique

1. Distribution de l'énergie entre systèmes macroscopiques . . . . . . . . . .

2. L'approche de l'équilibre thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Système en contact avec une source de chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Paramagnétisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Énergie moyenne d'un gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Pression moyenne d'un gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

V. Théorie microscopique et mesures macroscopiques

1. Détermination de la température absolue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Températures absolues très élevées et très basses . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Travail, énergie interne et chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Capacité calorifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Paramètres intensifs et extensifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI. Distribution canonique dans l'approximation classique

1. L'approximation classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Distribution des vitesses de Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Discussion de la distribution maxwellienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Effusion et jets moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Théorème de l'équipartition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Applications du théorème de l'équipartition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Capacité calorifique des solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VII. Interaction thermodynamique générale

1. Variation du nombre d'états en fonction des paramètres extérieurs . . .

2. Relations générales valables à l'équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Applications à un gaz parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Résultats fondamentaux en thermodynamique statistique . . . . . . . . . . .

5. Conditions d'équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Équilibre entre phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. La transformation du désordre en ordre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestion pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VIII. Théorie cinétique élémentaire
des phénomènes de transport

1. Libre parcours moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Viscosité et transport de quantité de mouvement (ou impulsion) . . . . .

3. Conductivité thermique et transport d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Self-diffusion et transport de molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Conductibilité électrique et transport de charge . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résumé des définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relations importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Suggestions pour des lectures complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Appendice

1. Distribution gaussienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Distribution de Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Amplitude des fluctuations d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Impacts moléculaires et pression dans un gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Notes mathématiques

1. Notations sommatoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Somme d'une série géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Dérivée de ln n! pour n grand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Valeur de ln n! pour n grand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. L'inégalité ln x £ x - 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Calcul de l'intégrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Calcul, des intégrales de la forme . . . . . . . . . . . . . . .

Problèmes supplémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Symboles mathématiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Alphabet grec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Valeurs numériques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Réponses aux problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

v

vii

ix

xi

4

15

29

31

35

39

45

50

51

51

56

64

67

75

80

86

90

90

91

91

101

108

111

116

118

124

129

135

136

136

136

142

147

149

157

163

166

172

176

177

177

178

192

196

200

206

209

211

213

213

213

214

224

231

235

240

246

248

250

256

256

256

257

266

271

276

281

286

292

299

307

307

308

308

319

323

331

335

339

342

342

343

343

350

355

357

360

364

364

365

366

367

367

369

371

377

379

381

383

393