Thermodynamique statistique
Licence ChimieParcours Chimie physique
ComposanteFaculté de chimie
Description
La thermodynamique statistique a pour but d’expliquer le comportement des systèmes chimiques comportant un grand nombre d’atomes ou molécules à partir d’un traitement statistique de leurs constituants microscopiques. Cette unité d’enseignement vise à l’acquisition des fondements théoriques et calculatoires propre à cette discipline. Ses applications modernes jouent un rôle primaire dans ce qu’on appelle le « rational design » des molécules pour les sciences du médicament et de matériaux.
- Rappels de probabilités
- Rappels de thermodynamique (système, variables d’état, transformations d’état, observables thermodynamiques, etc.)
- Etats macroscopiques et microscopiques
- Notion d’ensemble
- Ensembles canoniques
- Fonction de partition canonique
- Définition statistique des grandeurs thermodynamiques
- Energie, enthalpie, entropie et énergie de Gibbs
- Potentiel chimique
- Equilibre chimique
- Définition statistique de la constante d’équilibre
- « Molecular design »
Compétences visées
- Expliquer les concepts d'état, de nombre d'états, et de somme d'états
- Pour un volume et un nombre de particules bien définis, donner l'expression formelle
- de l'entropie d'un ensemble micro-canonique à partir de la somme ou du nombre d'états pour une énergie
- de l'énergie et de l'entropie d'un ensemble macro-canonique à une température donnée.
- Calculer la fonction de partition canonique
- d’un gaz parfait monoatomique
- d’une molécule dans l’approximation du rotateur rigide et de l'oscillateur harmonique.
- Calculer l'enthalpie, l'entropie et l'énergie de Gibbs d'une réaction en phase gazeuse pour une température donnée dans lesdites approximations; en déduire la constante thermodynamique.
- Calculer les observables thermodynamiques pour des solutions idéales (dilution infinie).