Ce recueil des cours et des exercices de physique statistique couvre les bases de la physique en général
Physique statistique :
La physique statistique a pour but d'expliquer le comportement et l'évolution de systèmes physiques comportant un grand nombre de particules (on parle de systèmes macroscopiques), à partir des caractéristiques de leurs constituants microscopiques (les particules). Ces constituants peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, des photons, des neutrinos, ou des particules élémentaires. Ces constituants et les interactions qu'ils peuvent avoir entre eux sont en général décrits par la mécanique quantique, mais la description macroscopique d'un ensemble de tels constituants ne fait, elle, pas directement appel (ou en tout cas pas toujours) à la mécanique quantique. De fait, cette description macroscopique, en particulier la thermodynamique, a été obtenue pour partie avant le développement de la mécanique quantique en tant que théorie physique, essentiellement dans la seconde moitié du xixe siècle. source
Structure de Livre :
Le premier chapitre rappelle brièvement quelques notions de thermodynamique. Cette science, très subtile, s’est développée dans le but de comprendre et maîtriser les problèmes liés aux machines thermiques qui jouaient un rôle important dans le développement de l’économie au 19 ème siècle. Le chapitre 2 nous plonge dans le monde microscopique sur lequel repose la physique statistique. Toute théorie est basée sur des postulats :
le chapitre 3 examine ceux de la physique statistique. Les systèmes les plus simples sont ceux qui sont en équilibre et l’équilibre thermodynamique fait l’objet du chapitre 4. Les chapitres 5, 6 et 8 introduisent les ensembles de la physique statistique qui sont utilisés pour comprendre les systèmes à l’équilibre constitués d’un grand nombre de particules placés dans des conditions externes différentes. Le chapitre 7 applique ces notions au gaz parfait classique et le chapitre 9 aux gaz quantiques. Deux domaines ont une grande importance dans l’étude moderne des phénomènes statistiques : les transitions de phase et les phénomènes de transport. Les phénomènes de transition de phase sont actuellement un domaine d’études important pour leur intérêt théorique et pour leurs applications pratiques.
Les effets non linéaires dominent ces processus ce qui nécessite des traitements
théoriques particuliers. Le chapitre 10 est une approche qualitative des phénomènes qui permet d’introduire de nouveaux concepts. Le chapitre 11 donne quelques notions sur l’approche de champ moyen et sur le groupe de renormalisation qui est une méthode théorique puissante pour traiter les phénomènes critiques. Ce chapitre se termine par une introduction sur les phénomènes de percolation. Les chapitres 12 et 13 sont consacrés à l’étude de quelques approches statistiques des phénomènes hors d’équilibre. Ces derniers jouent un grand rôle dans les processus physiques réels qui sont, pour la plupart, des phénomènes hors d’équilibre. Alors qu’il existe une approche unitaire de la physique statistique à l’équilibre, il n’existe rien de tel pour la physique statistique hors d’équilibre. De nombreuses théories et modèles ont été proposés dans ce domaine par les physiciens et chimistes, mais il est difficile de synthétiser l’ensemble de ces travaux dans une seule et même théorie. Ceci provient de ce que la réalité physique à traiter est autrement plus complexe pour les phénomènes hors d’équilibre que pour les phénomènes à l’équilibre.
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