I. Systèmes à !]{corps. Jlpprocne tnermoaynamique
1. Introduction
Dans ce livre, nous abordons l'étude des propriétés physiques des systèmes macroscopiques composés d'un très grand nombre de particules. De tels systèmes
sont fréquemment appelés « systèmes à N corps » pour lesquels il est matériellement impossible de résoudre les N équations (couplées) de la dynamique régissant
le mouvement de chacune des particules, y compris en utilisant les ordinateurs les
plus puissants. Fort heureusement, de tels calculs sont parfaitement inutiles, car au
niveau macroscopique, toute mesure effectuée sur un système complexe ne reflète, la plupart du temps, qu'une valeur moyenne du comportement individuel des
particules. Ainsi, pour tout observateur, lui-même composé d'un très grand nombre d'atomes, il est suffisant d'introduire des «grandeurs statistiques» en tâchant
de découvrir les équations qui les relient. C'est la philosophie de la thermodynamique que nous abordons maintenant en commençant par le plus simple des systèmes à N corps : le gaz parfait.
2. Le système à N corps le plus simple : le gaz parfait
2.1. L'énergie interne d'un système de N points matériels
Considérons un système physique S, composé de N particules, caractérisées chacune, dans un référentiel quelconque R, par leur position r 1 et leur vitesse v 1 .
Dans ce référentiel, l'énergie mécanique totale du système S est la somme de
l'énergie cinétique que possède chaque particule
N l
2
Ec = L -mivi
j=I 2
et de l'énergie potentielle qui, non seulement, peut provenir du fait que ces particules sont situées dans un champ de force extérieur régnant dans R (un champ de
gravitation et/ou un champ électrique)
N
E p,ext = L E p,ext (ri)
J=I
1. Introduction
Dans ce livre, nous abordons l'étude des propriétés physiques des systèmes macroscopiques composés d'un très grand nombre de particules. De tels systèmes
sont fréquemment appelés « systèmes à N corps » pour lesquels il est matériellement impossible de résoudre les N équations (couplées) de la dynamique régissant
le mouvement de chacune des particules, y compris en utilisant les ordinateurs les
plus puissants. Fort heureusement, de tels calculs sont parfaitement inutiles, car au
niveau macroscopique, toute mesure effectuée sur un système complexe ne reflète, la plupart du temps, qu'une valeur moyenne du comportement individuel des
particules. Ainsi, pour tout observateur, lui-même composé d'un très grand nombre d'atomes, il est suffisant d'introduire des «grandeurs statistiques» en tâchant
de découvrir les équations qui les relient. C'est la philosophie de la thermodynamique que nous abordons maintenant en commençant par le plus simple des systèmes à N corps : le gaz parfait.
2. Le système à N corps le plus simple : le gaz parfait
2.1. L'énergie interne d'un système de N points matériels
Considérons un système physique S, composé de N particules, caractérisées chacune, dans un référentiel quelconque R, par leur position r 1 et leur vitesse v 1 .
Dans ce référentiel, l'énergie mécanique totale du système S est la somme de
l'énergie cinétique que possède chaque particule
N l
2
Ec = L -mivi
j=I 2
et de l'énergie potentielle qui, non seulement, peut provenir du fait que ces particules sont situées dans un champ de force extérieur régnant dans R (un champ de
gravitation et/ou un champ électrique)
N
E p,ext = L E p,ext (ri)
J=I