v2.5.0 (3618)

Cours scientifiques - PA102 : Physique statistique

Domaine > Physique, optique.

Descriptif

Dans le prolongement du cours de physique quantique, ce module d'enseignement présente la théorie des gaz parfaits classiques et quantiques.
L'un des objectif est d'assoir les acquis brumeux des classes préparatoires sur de solides bases microscopiques. Ce cours peut arriver en conclusion d'un parcours de tronc commun de physique ou se révéler l'initiateur d'études plus avancées (systèmes en interactions ou physique des plasmas).

Objectifs pédagogiques

Ce cours est censé procurer une culture générale en physique afin de comprendre l'origine microscopique d'un certain nombre de grandeurs physiques bien connues d'un point de vue macroscopique.
Il doit permettre l'acquisition de méthodes statistiques très générales utilisées en physique moderne.
 
Ce cours s'inscrit dans le cadre des techniques de pédagogie innovantes mises en place à l'ENSTA-Paristech. Un article de la revue du Journal des grandes Ecoles revient sur les détails et les raisons d'une telle stratégie. Il est bâti sur une hypothèse constructive : tous les étudiants qui le suivent ont regardé et compris la ou les vidéos avant d'assister au cours correspondant en amphi. Ces vidéos sont les éléments constitutifs généraux du cours.

Durant l'amphi, le professeur ne fait pas tout le cours! Il détaille simplement au tableau certains points particuliers essentiels du cours.

Une version du cours sous forme de slide ainsi que les énoncés et les corrigés des petites classes sont également disponibles ci-dessous.

Le livre du cours constitue la référence.

L'ensemble des documents audiovisuels, support de cours, enoncé et corrigés de PC et réponses aux quizz est disponible sur le site pédagogique du cours. Ce site est progressivement complété au gré du cours.

 

18 heures en présentiel (6 blocs ou créneaux)
réparties en:
  • Petite classe : 8
  • Cours magistral : 7
  • Contrôle : 3

effectifs minimal / maximal:

145/155

Diplôme(s) concerné(s)

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Avoir suivi le cours PA101.

 

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

 Examen écrit

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 1 ECTS
  • Scientifique acquis : 1

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

  • Fondements : les hypothèse fondamentales de la physique statistique
    Hypothèses de Boltzmann - Entropie de mélange - Paradoxe de Gibbs - les 3 grandes distributions statistiques
  • Le gaz parfait classique
    Gaz faiblements dégénérés - Dérivation des grandes fonctions thermodynamiques macroscopiques à partir de considérations microscopiques - Degrés de liberté internes.
  • Le gaz parfait quantique de bosons
    Bosons en nombre indeterminé : Corps noir - Modèle d'Einstein et de Debye des solides - Phonons
    Bosons en nombre déterminé : Condenstation de Bose - Fonctions thermodynamiques
  • Le gaz parfait quantique de fermions.
    Le gaz de Fermi - propriétés des fermions à basse température - Etude détaillée des cadavres stellaire de faible masse - Masse de Chandrasekhar
  • De l'hypothèse de Boltzmann aux équations de la mécanique des fluides non dissipative
    Equation de Boltzmann - Théorème H - Equations de Vlasov - Moments - Euqation de continuite - Equation d'Euler

Mots clés

Physique statistique, gaz parfait, bosons, fermions

Méthodes pédagogiques

Introduction à la physique statistique - J. Perez, G. Chardin, P. Debu - Presses de l'Ensta
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