Master de Chimie CH 702 Chimie Théorique



Documents pareils
Thermodynamique statistique Master Chimie Université d Aix-Marseille. Bogdan Kuchta

Mesure avec une règle

Remboursement d un emprunt par annuités constantes

ÉLÉMENTS DE THÉORIE DE L INFORMATION POUR LES COMMUNICATIONS.

Exercices d Électrocinétique

MEMOIRE. Présenté au département des sciences de la matière Faculté des sciences

LE RÉGIME DE RETRAITE DU PERSONNEL CANADIEN DE LA CANADA-VIE (le «régime») INFORMATION IMPORTANTE CONCERNANT LE RECOURS COLLECTIF

Les jeunes économistes

Les méthodes numériques de la dynamique moléculaire

Chapitre IV : Inductance propre, inductance mutuelle. Energie électromagnétique

EH SmartView. Identifiez vos risques et vos opportunités. Pilotez votre assurance-crédit. Services en ligne Euler Hermes

Grandeur physique, chiffres significatifs

1 Introduction. 2 Définitions des sources de tension et de courant : Cours. Date : A2 Analyser le système Conversion statique de l énergie. 2 h.

MODÈLE D ISING À UNE ET DEUX DIMENSIONS.

Généralités sur les fonctions 1ES

Contrats prévoyance des TNS : Clarifier les règles pour sécuriser les prestations

Dirigeant de SAS : Laisser le choix du statut social

MÉTHODES DE SONDAGES UTILISÉES DANS LES PROGRAMMES D ÉVALUATIONS DES ÉLÈVES

Terminal numérique TM 13 raccordé aux installations Integral 33

Q x2 = 1 2. est dans l ensemble plus grand des rationnels Q. Continuons ainsi, l équation x 2 = 1 2

Réseau RRFR pour la surveillance dynamique : application en e-maintenance.

Impôt sur la fortune et investissement dans les PME Professeur Didier MAILLARD

Transformations nucléaires

1.0 Probabilité vs statistique Expérience aléatoire et espace échantillonnal Événement...2

THESE. Khalid LEKOUCH

Corrections adiabatiques et nonadiabatiques dans les systèmes diatomiques par calculs ab-initio

hal , version 1-14 Aug 2009

Montage émetteur commun

Be inspired. Numéro Vert. Via Caracciolo Milano tel fax

BTS GPN 2EME ANNEE-MATHEMATIQUES-MATHS FINANCIERES MATHEMATIQUES FINANCIERES

STATISTIQUE AVEC EXCEL

Assurance maladie et aléa de moralité ex-ante : L incidence de l hétérogénéité de la perte sanitaire

Système solaire combiné Estimation des besoins énergétiques

Des solutions globales fi ables et innovantes.

22 environnement technico-professionnel

I. Présentation générale des méthodes d estimation des projets de type «unité industrielle»

ErP : éco-conception et étiquetage énergétique. Les solutions Vaillant. Pour dépasser la performance. La satisfaction de faire le bon choix.

CREATION DE VALEUR EN ASSURANCE NON VIE : COMMENT FRANCHIR UNE NOUVELLE ETAPE?

Les prix quotidiens de clôture des échanges de quotas EUA et de crédits CER sont fournis par ICE Futures Europe

La théorie classique de l information. 1 ère partie : le point de vue de Kolmogorov.

Plan. Gestion des stocks. Les opérations de gestions des stocks. Les opérations de gestions des stocks

Analyse des Performances et Modélisation d un Serveur Web

Editions ENI. Project Collection Référence Bureautique. Extrait

Physique quantique. Dans l UF Physique Quantique et Statistique. 3ème année IMACS. Pierre Renucci (cours) Thierry Amand (TDs)

Integral T 3 Compact. raccordé aux installations Integral 5. Notice d utilisation

Fiche n 7 : Vérification du débit et de la vitesse par la méthode de traçage

L enseignement virtuel dans une économie émergente : perception des étudiants et perspectives d avenir

Dynamique du point matériel

La Quantification du Risque Opérationnel des Institutions Bancaires

DES EFFETS PERVERS DU MORCELLEMENT DES STOCKS

Interface OneNote 2013

COMPARAISON DE MÉTHODES POUR LA CORRECTION

UNE ETUDE ECONOMÉTRIQUE DU NOMBRE D ACCIDENTS

Bibliothèque thermodynamique des logiciels ProSim

Coefficient de partage

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE. MEMOIRE Présentée à

- Acquisition de signaux en sismologie large bande. - Acquisition de signaux lents, magnétisme, MT.

Pourquoi LICIEL? Avec LICIEL passez à la vitesse supérieure EPROUVE TECHNICITE CONNECTE STABILITE SUIVIE COMMUNAUTE

CHAPITRE 14 : RAISONNEMENT DES SYSTÈMES DE COMMANDE

Chapitre 3 : Incertitudes CHAPITRE 3 INCERTITUDES. Lignes directrices 2006 du GIEC pour les inventaires nationaux de gaz à effet de serre 3.

Prêt de groupe et sanction sociale Group lending and social fine

Page 5 TABLE DES MATIÈRES

1 Thermodynamique: première loi

SYSTEME FERME EN REACTION CHIMIQUE

8 Ensemble grand-canonique

AVERTISSEMENT. Contact SCD INPL: LIENS

Le guide pratique pour y parvenir

THERMODYNAMIQUE: LIQUEFACTION D UN GAZ

santé Les arrêts de travail des séniors en emploi

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter au ou à

Calculer le coût amorti d une obligation sur chaque exercice et présenter les écritures dans les comptes individuels de la société Plumeria.

Physique : Thermodynamique

TD 1. Statistiques à une variable.

Les déterminants de la détention et de l usage de la carte de débit : une analyse empirique sur données individuelles françaises

TABLE DES MATIERES CONTROLE D INTEGRITE AU SEIN DE LA RECHERCHE LOCALE DE LA POLICE LOCALE DE BRUXELLES-CAPITALE/IXELLES (DEUXIEME DISTRICT) 1

Faire des régimes TNS les laboratoires de la protection sociale de demain appelle des évolutions à deux niveaux :

Secteur informel de la nuptialité en milieu urbain congolais

Mes Objectifs. De, par, avec Sandrine le Métayer Lumières de Philippe Férat. spectacle produit par la Cie DORE

INTERNET. Initiation à

FORMATION PREPARATEUR EN ANATOMIE Externe CLERMONT 1 LYON UNIVERSITE LYON 1 VILLEURBANNE (069)

IDEI Report # 18. Transport. December Elasticités de la demande de transport ferroviaire: définitions et mesures

Corrigé du problème de Mathématiques générales Partie I

PREMIERS PAS en REGRESSION LINEAIRE avec SAS. Josiane Confais (UPMC-ISUP) - Monique Le Guen (CNRS-CES-MATISSE- UMR8174)

ADJOINT TECHNIQUE PROTHESISTE DENTAIRE Interne AIX MARSEILLE 2 AIX-MARSEILLE UNIVERSITE AIX MARSEILLE 2

Comparative performance for isolated points detection operators: application on surface defects extraction

RAPPORT DE STAGE. Approcher la frontière d'une sous-partie de l'espace ainsi que la distance à cette frontière. Sujet : Master II : SIAD

BUREAU D'APPLICATION DES METHODES STATISTIQUES ET INFORMATIQUES

En vue de l'obtention du. Présentée et soutenue par Meva DODO Le 06 novembre 2008

Pratique de la statistique avec SPSS

Les déterminants de la détention et de l usage de la carte de débit : une analyse empirique sur données individuelles françaises

INTRODUCTION. Jean-Pierre MAGNAN Chef de la section des ouvrages en terre Département des sols et fondations Laboratoire central

En vue de l'obtention du. Présentée et soutenue par Elayeb Bilel Le 26 juin 2009

VIELLE Marc. CEA-IDEI Janvier La nomenclature retenue 3. 2 Vue d ensemble du modèle 4

G estionnaire d espaces

Bien lire l énoncé 2 fois avant de continuer - Méthodes et/ou Explications Réponses. Antécédents d un nombre par une fonction

Intégration financière et croissance économique : évidence empirique dans. la région MENA

Économétrie. Annexes : exercices et corrigés. 5 e édition. William Greene New York University

Manuel d'installation du système

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL L ASSURANCE AUTOMOBILE AU QUÉBEC : UNE PRIME SELON LE COÛT SOCIAL MARGINAL MÉMOIRE PRÉSENTÉ COMME EXIGENCE PARTIELLE

EES : Engineering Equation Solver Fiche récapitulative - Marie-Sophie Cabot

Transcription:

Thermodynamque statstque Master de Chme CH 702 Chme Théorque Laboratore de Modélsaton Fasccule de Mse à nveau Verson Septembre 2015

Thermodynamque statstque Les dstrbutons d équlbre Thermodynamque statstque: L approche probablste, a pour but de proposer une théore moléculare des proprétés macroscopques d'un système à l'équlbre. Elle établt le pont entre le monde mcroscopque (quantque et le monde observable. Les bases de la thermodynamque statstque. 1. PROBABILITE, MOYENNE MEMO : On lance un dé à 6 faces 6000 fos, le résultat de chaque lancer étant ndépendant des résultats précédents. S la nature état parfate, on observerat exactement 1000 fos 1, 1000 fos 2, 1000 fos 3, 1000 fos 4, 1000 fos 5 et 1000 fos 6. Mas en pratque, ce résultat est fort peu probable. Ce qu on peut dre ntutvement, c est que plus le nombre N de lancers est grand plus le résultat tendra vers la répartton N/6 N/6 N/6 N/6 N/6 N/6. D où la défnton suvante de la probablté. Sot une expérence dont le résultat fat parte d un ensemble fn de p événements possbles (on lance par exemple un dé à p faces. S cette expérence est répétée N fos, et s n m est le nombre de fos où on observe le résultat m, la probablté d apparton du résultat m est donnée par : P m n m /N 0 P m 1 Les deux opératons de base : Soent deux événements e 1 et e 2 s excluant l un l autre. Lors d une même expérence, la probablté d observer e 1 ou e 2 est donnée par : la lo d addton : P(e 1 ou e 2 = P(e 1 + P(e 2 Soent deux expérences à résultats ndépendants. La probablté d observer e 1 à la premère expérence et e 2 à la deuxème est donnée par : la lo de multplcaton : P(e 1 et e 2 = P(e 1 P(e 2 Consdérons un dé à p faces numérotées m = 1 à p, et X une grandeur calculée sur la valeur de m. On notera P m la probablté d observer la face m, et X m la valeur de X pour la face m. La valeur moyenne de X est donnée par : <X> = p L écart type X est par défnton : X 2 = <(X-<X> 2 > 1 P m X m

Thermodynamque statstque 2. MICRO-ETATS ET MACRO-ETATS MEMO : Un mcro-état est la donnée de grandeurs physques, fournes par la mécanque classque ou quantque, et qu sont défnes à l échelle mcroscopque. Un macro-état, au contrare, est la donnée de grandeurs physques macroscopques qu suffsent à caractérser complétement le système étude à l échelle macroscopque. Intéressons-nous par exemple a un gaz consttue de N partcules. Dans l hypothèse ou ces partcules suvent les los de la mécanque classque, un mcro-état partculer est défn par un ensemble de postons r 1,, r N et d mpulsons p 1,, p N de toutes les partcules. Pour un volume V donné, l exste une nfnté de tels mcro-états. Un macro-état caractérsant ce même gaz consstera par exemple en la donnée du trplet (N, V, T s le gaz est comprs dans un volume V fxé et que la température T est mposée par un thermostat. Un gaz dont la presson p serat mantenue constante serat quant `a lu caractérsé par le macro-état (N, p, T. L utlsaton de la mécanque classque n est qu une approxmaton, et l convent plus généralement d utlser la mécanque quantque. Dans ce cas, l faut résoudre l équaton de Schrödnger, dont la soluton (cf. cours de mécanque quantque fournt un ensemble de nveaux d énerge accessbles aux partcules. Chacun de ces nveaux d énerge est occupé par un certan nombre de partcules, appelé le taux d occupaton du nveau. Pour comprendre la dfférence entre mcro-états et macro-états dans le cadre quantque, le plus parlant est de trater un exemple. Exercce 1. Répartton de tros électrons sur tros nveaux d énerge 1 Soent tros nveaux d énerge équdstants 0, 1, 2. 2 Un électron se trouvant sur un de ces nveaux aura respectvement l énerge 0, ou 2. 3 Les dégénérescences des nveaux sont g 0 =3, g 1 = 2 g 2 = 2. Le nombre total d électrons est tros et l énerge totale est U = 2. 1. Représenter sur un schéma les dfférents états mcroscopques. Comben y a-t-l d états macroscopques? Vérfer que le nombre d états mcroscopques correspondant a chacun des états macroscopques est ben donne par la formule générale. 2. En admettant que les états mcroscopques ont une égale probablté de se réalser au cours du temps, détermnez au bout d une heure comben de temps chaque état macroscopque aura été réalsé.

3. DISTRIBUTION D EQUILIBRE CANONIQUE Thermodynamque statstque MEMO : Les expressons d défntves de la dstrbuton canonque (ou dstrbuton de Boltzmann et de la foncton de partton canonque sont donc données par : n g exp( E p Z g exp( E N g exp( E Ans, on constate qu à température fxée, les états mcroscopques les plus probables (exponentellement sont les états de basse énerge. Cette relaton est à la base de la statstque de Maxwell-Boltzmann. Un des problèmes qu ntéressent les chmstes est la détermnaton des états d'équlbres. Exercce 2. Système de molécules a deux nveaux d énerge obéssant à la statstque de M-B On consdère un système compose d un grand nombre de molécules N, chacune des molécules possédant deux nveaux d énerge 1 < 2 de même pods statstque g. On posera = 2-1. Ce système obét à la statstque de M-B et en équlbre avec un thermostat à la température thermodynamque T. 1. Ecrre les expressons des nombres N 1 et N 2 de molécules ayant respectvement les énerges 1, 2. En dédure les probabltés p 1 et p 2 pour une molécule d être respectvement sur les nveaux 1, 2. 2. Calculer N 1 -N 2 3. Défnr une température caractérstque du système. Calculer les lmtes de N 1, N 2, N 1 -N 2 dans les deux cas suvants : a T << et b T>>. Retrouver les résultats précédents par des arguments physques smples. 4. Etablr l expresson de l énerge nterne U=<E> du système consdéré. Tracer la courbe représentatve de U en foncton de T/. 4. LES PRINCIPES THERMODYNAMIQUES, L EQUILIBRE CHIMIQUE MEMO : Premer prncpe : l'énerge d'un système solé (ex : Unvers est constante. U = Q + W Echanges de chaleur entre le système et son envronnement au cours d'une transformaton : à volume V constant : Q = U avec U la foncton d'état énerge nterne à presson P constante : Q = H avec H la foncton d'état enthalpe telle que H = U + PV Capactés calorfques : à volume V constant : C V =(U/T v à presson P constante : C P =(H/T p

Thermodynamque statstque Exercce 3. Tros nveaux équdstants On consdère tros nveaux équdstants, c est-à-dre tels que 2-1 = 3-2 = Les dégénérescences ou pods statstques des dfférents nveaux sont g 1 =1, g 2 =2, g 3 =1. Par un chox convenable de l orgne des énerges, trouver une expresson smple de la foncton de partton Z. En dédure l énerge nterne U et la capacté calorfque C V MEMO : Second prncpe : au cours d'une transformaton spontanée, l'entrope S d'un système solé augmente. Dans un système fermé à température constante, s la transformaton est réversble (déale : ds = Q/T 2 autres fonctons d'état F = U-TS (énerge lbre de Helmholtz ou G=H-TS (enthalpe lbre de Gbbs jouent le rôle de potentel thermodynamque du système : G=(H-TS (T=const G = H -TS L équlbre chmque (constant d equlbre : rg K exp RT 0 Exercce 4. Expresson des grandeurs thermodynamques à partr de la foncton de partton Z en statstque de Maxwell-Boltzmann 1. Quelle sont les expressons de l énerge nterne U et de la capacté calorfque à volume constant C v, exprmées à l ade de la foncton de partton Z? 2. Calculer les expressons de l entrope S ans que de l énerge lbre F, toujours en foncton de Z. 3. Pourquo la connassance de la foncton Z=Z(T,V est-elle suffsante pour décrre macroscopquement un système thermodynamque? On donnera en partculer en foncton de Z les expressons de la presson P, de l enthalpe H et de l enthalpe lbre G.