Chapitre 12
L’équation de Boltzmann
Nous nous sommes limités jusqu’ici à la description des systèmes en équilibre. Les méthodes théoriques que nous avons introduites sont applicables à des systèmes constitués
d’un grand nombre de particules dont les paramètres macroscopiques ne dépendent pas
du temps. Bien que l’on puisse les utiliser pour modéliser un grand nombre de situations physiques, nous savons, par expérience, qu’il existe aussi dans la nature beaucoup
de phénomènes hors d’équilibre pour lesquels il faut aller au delà de l’approche précédente. L’objet des chapitres 12 et 13 est de donner quelques notions élémentaires de
physique statistique hors d’équilibre. C’est un sujet complexe car il faut passer d’une
approche statique à une approche dynamique dans laquelle le temps intervient explicitement. Ceci explique que la physique statistique des phénomènes hors d’équilibre n’a
pas encore atteint le degré de sophistication de la physique statistique des systèmes à
l’équilibre.
La notion de système hors d’équilibre fait toujours intervenir une interaction avec le
milieu extérieur. Lorsque cette interaction cesse, le système évolue vers une situation
d’équilibre. Le temps nécessaire pour atteindre cet équilibre s’appelle le temps de relaxation du système. On peut illustrer ceci par une casserole d’eau que l’on place sur la
plaque chauffante d’une cuisinière. Lorsque le chauffage cesse, la température de l’eau
diminue jusqu’à atteindre celle du milieu extérieur et il y a équilibre thermique.
Remarque. Un phénomène stationnaire est un cas particulier de situation hors d’équilibre
dans laquelle les paramètres macroscopiques du système restent constant au cours du
temps alors qu’il n’est pas en équilibre statistique. Cet état ne peut être obtenu que par
une interaction avec l’extérieur. Citons, pour illustrer ceci, le cas d’un barreau métallique
en contact, à ses deux extrémités, avec deux sources de chaleur de température T 1 et
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.
L’équation de Boltzmann
Nous nous sommes limités jusqu’ici à la description des systèmes en équilibre. Les méthodes théoriques que nous avons introduites sont applicables à des systèmes constitués
d’un grand nombre de particules dont les paramètres macroscopiques ne dépendent pas
du temps. Bien que l’on puisse les utiliser pour modéliser un grand nombre de situations physiques, nous savons, par expérience, qu’il existe aussi dans la nature beaucoup
de phénomènes hors d’équilibre pour lesquels il faut aller au delà de l’approche précédente. L’objet des chapitres 12 et 13 est de donner quelques notions élémentaires de
physique statistique hors d’équilibre. C’est un sujet complexe car il faut passer d’une
approche statique à une approche dynamique dans laquelle le temps intervient explicitement. Ceci explique que la physique statistique des phénomènes hors d’équilibre n’a
pas encore atteint le degré de sophistication de la physique statistique des systèmes à
l’équilibre.
La notion de système hors d’équilibre fait toujours intervenir une interaction avec le
milieu extérieur. Lorsque cette interaction cesse, le système évolue vers une situation
d’équilibre. Le temps nécessaire pour atteindre cet équilibre s’appelle le temps de relaxation du système. On peut illustrer ceci par une casserole d’eau que l’on place sur la
plaque chauffante d’une cuisinière. Lorsque le chauffage cesse, la température de l’eau
diminue jusqu’à atteindre celle du milieu extérieur et il y a équilibre thermique.
Remarque. Un phénomène stationnaire est un cas particulier de situation hors d’équilibre
dans laquelle les paramètres macroscopiques du système restent constant au cours du
temps alors qu’il n’est pas en équilibre statistique. Cet état ne peut être obtenu que par
une interaction avec l’extérieur. Citons, pour illustrer ceci, le cas d’un barreau métallique
en contact, à ses deux extrémités, avec deux sources de chaleur de température T 1 et
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.