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Propriétés statistiques des milieux

547-3 Propriétés statistiques des milieux Matériaux et Chimie (formation initiale sous statut étudiant) S6
Cours : 14 h TD : 14 h TP : 0 h Projet : 0 h Total : 28 h
Responsable : Raymond Fresard
Pré-requis
Connaissances de base en physique quantique.
Objectifs de l'enseignement
Ce cours vise à donner aux futurs ingénieurs les outils permettant de comprendre les propriétés de systèmes constitués de nombreux éléments, en mettant l'accent sur les milieux condensés et la différence entre statistiques classiques et quantiques, ainsi qu'à acquérir des notions de base sur la structure électronique.
Programme détaillé
Comportements individuel et collectif. (Anti-)symétrisation des états et principe de Pauli. Les postulats de la mécanique statistique: ensemble de Gibbs, thermodynamique et équipartition de l'énergie. Ensembles canonique et grand canonique: conservation du nombre de particules et potentiel chimique. Mécanique statistique quantique: postulats, fermions et bosons, matrice densité, irréversibilité. Modèle des liaisons fortes et propriétés thermodynamiques des métaux. Bosons et condensation de Bose-Einstein. Phonons.
Applications (TD ou TP)
Equilibre chimique. Energie libre et capacité calorifique des métaux. Limite classique et propriétés thermodynamiques des semiconducteurs. Modes de vibration d'un solide et leur contribution à la capacité calorifique des métaux (modèle de Debye et modèle d'Einstein).
Compétences acquises
Connaissance des statistiques classiques et quantiques.
Applications aux réactions chimiques.
Applications aux propriétés thermodynamiques des métaux et semiconducteurs.
Notions de base sur la structure électronique des systèmes périodiques.

Ce module vise le niveau 1/3 (initiation) de compétences pour la totalité des blocs 3 (synthétiser), 4 (modéliser et caractériser) et 5 (tester et valider des solutions innovantes).
Bibliographie
K. Huang, Statistical Mechanics, J. Wiley (1987).
L. Landau et E. Lifschitz, Physique Statistique, Editions Mir (1967).
L. Reichl, A Modern Course in Statistical Physics, E. Arnold (publishers) (1987).
B. Diu, D. Lederer et B. Roulet, Physique statistique, Hermann (1996).

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