Thermodynamique et physique statistique : Fiche UE : Offre de formation

Unité d'enseignement :

Thermodynamique et physique statistique

Nombre de crédits : 2 ECTS

Code Apogée : I3005MA

Responsabilité de l'UE :

JOLY LAURENT

laurent.jolyuniv-lyon1.fr

04.72.43.26.11

Type d'enseignement

Nb heures *

Cours Magistraux (CM)

15 h

Travaux Dirigés (TD)

15 h

Activité tuteurée personnelle (étudiant)

0 h

Activité tuteurée encadrée (enseignant)

0 h

Heures de Tutorat étudiant

0 h

* Ces horaires sont donnés à titre indicatif.

Pré-requis et objectifs :

Pré-requis :
Bases de mathématiques, physique et thermodynamique 1er cycle scientifique

Objectifs :
Comprendre les fondements microscopiques de la thermodynamique classique et utiliser la physique statistique pour relier les propriétés macroscopiques des matériaux à leur comportement à l’échelle moléculaire.

Acquis intermédiaires d’apprentissage et compétences visés :

COMPÉTENCE 1 : DÉVELOPPER UN MATÉRIAU OU UN PROCÉDÉ INNOVANT
Apprentissages-clés :
Niveau 1 : Élaborer et caractériser des matériaux
- Utiliser des modèles physiques simples pour prédire le comportement d’un matériau ou d’un procédé
- Analyser des résultats expérimentaux ou issus de modélisations à l’aide d’outils quantitatifs (statistiques, graphiques, etc.)
Niveau 2 : Exploiter les relations procédé-structure-propriétés
- Utiliser des outils de modélisation avancés (multiphysique, multi-constituants, multi-échelles) afin d'analyser l’influence des caractéristiques d’un matériau sur son comportement et ses propriétés
- Définir les paramètres du matériau ou du procédé à développer, en réponse au besoin et en s'appuyant sur les analyses conduites

COMPÉTENCE 2 : CONCEVOIR UNE SOLUTION TECHNIQUE INTÉGRANT DES MATÉRIAUX
Apprentissages-clés :
Niveau 1 : Utiliser les outils de base de la conception
- Identifier les propriétés-clés d’un matériau pour une fonction donnée
Niveau 2 : Participer à la conception d'une solution technique
- Sélectionner les matériaux, formulations et traitements (en volume et en surface)

COMPÉTENCE 3 : INDUSTRIALISER LA PRODUCTION ET LA TRANSFORMATION DE MATÉRIAUX
Apprentissages-clés :
Niveau 1 : Mettre en œuvre un procédé élémentaire
- Utiliser des modèles simples pour déterminer les paramètres opératoires d'un procédé
- Identifier les grandeurs physiques pertinentes pour le suivi d’un procédé

Programme de l'UE / Thématiques abordées :

Elements de physique statistique :
- Ordres de grandeur : un verre d'eau ; du microscopique au macroscopique ; origine microscopique de la température et de la pression ; équation d'état ; comportement d'une assemblée d'atomes (équipartition de l'énergie, distribution des états microscopiques, fluctuations...)
- Retour sur les concepts de la thermodynamique avec un point de vue microscopique : ensembles thermodynamiques, entropie, équilibre ; introduction à la notion de fonction de partition.
- mécanismes microscopiques de la diffusion : de la marche aléatoire aux équations continues ; diffusion dans les solides, les liquides et les gaz.

Découverte des simulations de dynamique moléculaire (TPs informatiques) :
- simuler la dynamique d'une assemblée d'atomes : notions théoriques et détails pratiques
- mise en oeuvre des simulations de dynamique moléculaire sur des exemples simples :
- étude des états de la matière, caractérisation de la structure locale
- étude de la diffusion

Méthodes d’évaluation :

Contrôle continu :
- contrôles écrits
- devoirs maison
- rapports de TP/mini-projets

Date de la dernière mise-à-jour : 15/12/2025