Physique statistique

Ce livre explore la mécanique statistique et son lien avec la thermodynamique, en visant le niveau des étudiants en physique des universités. Nous développons la mécanique statistique de manière progressive, en partant du postulat fondamental microcanonique. Il est essentiel que les étudiants comprennent d’emblée cette théorie comme l’un des fondements de la physique moderne. À mesure que nous avançons, nous illustrons les concepts théoriques à travers des applications physiques concrètes, telles que la physique des gaz et des solides, la transition liquide-vapeur, le magnétisme, les systèmes de particules chargées, le rayonnement fossile à 3 kelvins et les équations de Boltzmann.

Nous avons constamment cherché à rendre ces sujets accessibles aux étudiants. Aucune connaissance préalable en thermodynamique n’est requise, et les notions de mécanique quantique qui sont rappelées dans un appendice restent élémentaires. Certains passages, clairement identifiés, s’adressent à un niveau de troisième cycle, mais ils demeurent compréhensibles dans le cadre de cet ouvrage.

Le livre se divise en deux parties distinctes mais interconnectées : six chapitres et des compléments. Les chapitres forment un cours structuré, dont la compréhension ne nécessite pas la connaissance préalable des compléments. Ces derniers, de courtes monographies, illustrent ou prolongent le cours et sont indépendants les uns des autres. À la fin de chaque ensemble « chapitre-compléments », nous proposons une série d’exercices regroupés par thèmes et classés par ordre de difficulté croissante.

Sommaire :
– Notions et outils de base de la mécanique statistique
– Système isolé à l’équilibre – distribution microcanonique
– Systèmes en équilibre avec un thermostat
– Description canonique
– Évolution vers l’équilibre et irréversibilité
– Système en équilibre avec un réservoir de particules
– Description grand-canonique
– Gaz parfaits quantiques

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