Première partie du cours.
La thermodynamique est une branche de la physique qui étudie les systèmes macroscopiques (c’est-à-dire constitués d’un grand nombre de particules) en considérant des variables macroscopiques, globales, plutôt que les variables microscopiques. C’est une théorie qui s’applique à de nombreux systèmes et qui permet d’établir des relations très générales entre les coefficients décrivant les états de la matière.
La thermodynamique statistique établit un pont entre les variables macroscopiques de la thermodynamique et les variables microscopiques associées aux constituants élémentaires (p.ex. les particules) du système.
La théorie est élaborée en interprétant les variables macroscopiques comme les moyennes, variances ou autres quantités statistiques, associées aux variables globales qui décrivent le système dans son ensemble (p.ex. l’énergie interne est la somme de toutes les énergies de toutes les particules, etc…).
Un des pères fondateurs de la physique statistique est Ludwig Boltzmann. Il fut le premier physicien à concevoir une interprétation statistique de l’entropie qui, on le sait, joue un rôle clé dans la thermodynamique. L’entropie est interprétée par Boltzmann comme une quantité proportionnelle au logarithme du nombre de micro-configurations possibles du système, lorsque la valeur de son énergie interne est fixée.
La célèbre relation S = k log(W) est gravée au-dessus de la tombe de Boltzmann, comme on peut l'observer sur la photo ci-jointe.
Seconde partie du cours.
Dans le prolongement de la première partie, on s'intéresse à des situations de thermodynamique hors-équilibre où deux ou plusieurs parties du système possèdent des températures différentes. Il apparaît alors un transfert d'énergie thermique d'une partie à l'autre, que l'on souhaite quantifier. On verra qu'il existe au moins 3 modes de transferts thermiques: conductif, convectif ou radiatif.
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