Maison » Ensembles statistiques

Ensembles statistiques

1902
  • J. Willard Gibbs
Scène de laboratoire illustrant des simulations informatiques d'ensembles statistiques en thermodynamique.

Un ensemble statistique est un outil conceptuel constitué d'un grand nombre de copies virtuelles d'un système, chacune représentant un micro-état possible. En faisant la moyenne des propriétés de tous les systèmes de l'ensemble, on peut calculer des observables macroscopiques. Les principaux types sont : microcanonique (système isolé à N, V, E fixes), canonique (système fermé à N, V, T fixes) et grand canonique (système ouvert à µ, V, T fixes).

Le concept d'ensemble, formalisé par J. Willard Gibbs, fournit le cadre mathématique rigoureux de la mécanique statistique. Au lieu de suivre un système unique au fil du temps (ce qui est souvent impossible), nous considérons un ensemble de systèmes identiques à un instant donné. L'hypothèse fondamentale, dite ergodique, pose que la moyenne temporelle d'une propriété dans un système unique est équivalente à la moyenne d'ensemble.

Chaque ensemble correspond à une situation physique spécifique. Ensemble microcanonique représente un système complètement isolé où le nombre total de particules (N), le volume (V) et l'énergie (E) sont constants. Tous les micro-états possédant cette énergie sont supposés avoir la même probabilité. Ensemble canonique Décrit un système en contact thermique avec un grand bain de chaleur, permettant un échange d'énergie. Ici, N et V sont fixes, mais la température (T) est constante, et non l'énergie. La probabilité d'un micro-état est donnée par le facteur de Boltzmann. Ensemble Grand Canonique désigne un système ouvert capable d'échanger de l'énergie et des particules avec un réservoir. Il est caractérisé par un potentiel chimique (µ), un volume (V) et une température (T) constants. Le choix de l'ensemble dépend des contraintes physiques du problème, l'ensemble canonique étant le plus couramment utilisé pour les calculs.

UNESCO Nomenclature: 2211
– Thermodynamique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Ludwig Boltzmann’s statistical interpretation of thermodynamics
  • The development of Hamiltonien mechanics, which defines the phase space of a system
  • La thermodynamique classique développée par Carnot, Clausius et Kelvin
  • Statistiques de Maxwell-Boltzmann pour les gaz parfaits

Applications

  • physique de la matière condensée pour modéliser les solides et les liquides
  • simulations de chimie computationnelle (par exemple, dynamique moléculaire)
  • astrophysique pour la modélisation des intérieurs et des atmosphères stellaires
  • biophysique pour l'étude du repliement des protéines et des interactions moléculaires
  • éconophysique pour la modélisation des marchés financiers

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

!niveaux !!! Adhésion obligatoire

Vous devez être membre de l'association pour accéder à ce contenu.

S’inscrire maintenant

Vous êtes déjà membre ? Connectez-vous ici
Related to: ensemble, Gibbs, microcanonical, canonical, grand canonical, phase space, statistical physics, thermodynamics.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

DISPONIBLE POUR DE NOUVEAUX DÉFIS
Ingénieur mécanique, chef de projet, ingénierie des procédés ou R&D
Développement de produits efficace

Disponible pour un nouveau défi dans un court délai.
Contactez-moi sur LinkedIn
Intégration électronique métal-plastique, Conception à coût réduit, BPF, Ergonomie, Appareils et consommables de volume moyen à élevé, Production allégée, Secteurs réglementés, CE et FDA, CAO, Solidworks, Lean Sigma Black Belt, ISO 13485 médical

Nous recherchons un nouveau sponsor

 

Votre entreprise ou institution est dans le domaine de la technique, de la science ou de la recherche ?
> envoyez-nous un message <

Recevez tous les nouveaux articles
Gratuit, pas de spam, email non distribué ni revendu

ou vous pouvez obtenir votre adhésion complète - gratuitement - pour accéder à tout le contenu restreint >ici<

Contexte historique

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

Retour en haut

Vous aimerez peut-être aussi