Physique statistique : introduction, cours et exercices corrigés : 2e cycle, écoles d'ingénieurs

La physique statistique permet de comprendre les propriétés macroscopiques des systèmes constitués d'un grand nombre de particules à partir de leurs éléments microscopiques. Elle établit un lien entre le monde microscopique, où chaque particule doit être prise en considération, et le monde macroscopique dans lequel un système est décrit avec un nombre restreint de paramètres accessibles à la mesure. L'ouvrage traite les systèmes à l'équilibre, les transitions de phase et certains aspects des phénomènes hors d'équilibre.

Après avoir brièvement rappelé les bases de la thermodynamique, les auteurs introduisent les définitions fondamentales de la physique statistique et ses postulats. Ceci permet de comprendre les notions d'équilibre thermodynamique, de travail et de chaleur. La physique statistique est basée sur la notion d'ensembles qui sont des répliques à l'échelle macroscopique du système étudié. La nature des paramètres macroscopiques imposés conduit à définir plusieurs ensembles : microcanonique, canonique et grand canonique. Certaines applications de ces ensembles sont particulièrement développées : le gaz parfait classique et les gaz quantiques de Fermi et de Bose. Les transitions de phase qui sont d'importants phénomènes non linéaires sont aussi abordées. Enfin, quelques notions sur les phénomènes hors d'équilibre sont introduites : l'équation de Boltzmann et certaines approches des phénomènes de transport. Le cours est complété d'une centaine d'exercices corrigés.

Cet ouvrage s'adresse aux étudiants de physique ou de chimie de l'Université et aux élèves ingénieurs. Il intéressera également les chercheurs et les ingénieurs souhaitant disposer de quelques rappels de physique statistique.