ECTS
4 crédits
Composante
Faculté des Sciences
Description
Thermodynamique : aspects micro et macroscopiques
La thermodynamique est l’outil de choix pour étudier la matière à l’échelle macroscopique. En particulier, dans le cas des réactions chimiques, elle permet de prédire le sens de leur évolution et leur état d’équilibre. Dans les premières années de licence on s’attache à décrire les principes de la thermodynamique et leur application directe à la chimie dans le cas des réactions simples d’équilibre monophasiques ou entre phases homogènes. Cette unité d’enseignement approfondira ces connaissances dans deux directions.
Tout d’abord, il s’agira de généraliser ce cadre de description thermodynamique macroscopique pour les systèmes plus complexes, comme les systèmes interfaciaux où la tension superficielle joue un rôle où comme les phases non uniformes où la composition n’est pas la même partout en raison d’un champ extérieur. On étudiera également les ruptures et les déplacements d’équilibre.
Ensuite on s’intéressera au lien avec le monde microscopique où la matière est décrite à l’échelle atomique. On montrera que l’évolution prédite par la thermodynamique est de nature statistique, l’état d’équilibre correspondant ainsi à l’état macroscopique le plus probable compte tenu des contraintes appliquées au système. Cela permettra ainsi de déduire de la description microscopique d’un système physico-chimique ses propriétés thermodynamiques macroscopiques.
Objectifs
Savoir décrire la réaction chimique par un jeu de paramètres macroscopiques pertinent
Utilisation des données thermodynamiques standard pour prédire l’évolution de systèmes simples
Application aux interfaces et aux milieux inhomogènes
Connaître les lois de modération et savoir les appliquer aux réactions chimiques
Comprendre les équilibres entre phases et savoir prédire les lois macroscopiques associées
Connaître le sens physique pratique de la température, de la pression et du potentiel chimique
Comprendre l’interprétation microscopique du principe fondamental
Savoir calculer pour des systèmes simples les grandeurs thermodynamiques par une analyse microscopique, basée sur l’ensemble canonique ou microcanonique
Utiliser ces paramètres thermodynamiques microscopiques (facteur de Boltzmann, densité d’état etc) pour prédire les fluctuations expérimentales d’un système.
Heures d'enseignement
- Thermodynamique aspects micro et macroscopiques - CMCours Magistral18h
- Thermodynamique aspects micro et macroscopiques - TDTravaux Dirigés21h
Pré-requis nécessaires
Les étudiants inscrits dans ce module devront avoir préalablement suivi les cours de : L2 Chimie ou niveau équivalent
Contrôle des connaissances
Contrôle terminal
Syllabus
Loi d’Action de Masse, Affinité, potentiel chimique et potentiel électrochimique, entropie de l’univers, lois de le Châtelier, variance, thermodynamique statistique, valeur moyenne et valeur la plus probable