Chapitre I : Cinétique des gaz

Résumé
On cherche à rendre compte du comportement d'un gaz à partir d'une approche mécanique. Un exemple de simulation  permet d'illustrer la complexité du problème et les limites de taille et de durée accessibles. La théorie cinétique relie de manière plus générale les grandeurs microscopiques et macroscopiques du gaz. Elle permet d'introduire les notions statistiques, en particulier la loi de distribution des vitesses. Pour montrer son unicité, l'équation de Boltzmann est introduite, ainsi que le théorème H et les problèmes qu'il pose. On termine par un modèle simple pour calculer la vitesse d'une réaction chimique en phase gazeuse.

Diaporama
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Pour le paragraphe 7 (Application aux réactions chimiques), voir ce site (chapitre 6, ppt ou pdf).

Outil multimédia
Un programme de simulation de N sphères dures dans une boîte à 1, 2 ou 3D permet d'illustrer différents points de ce chapitre : collisions, relaxation vers l'équilibre, réaction chimique...

Références
Plan
  1. Position du problème
    1. Atomes ou molécules ?
    2. Potentiel d'interaction
  2. Simulations de dynamique moléculaire
    1. Principe
    2. Exemple
  3. Calcul de la pression cinétique
    1. Méthode de Krönig (1856)
    2. Généralisation (Clausius 1857 et Maxwell 1860)
    3. Méthode du viriel (Clausius 1870)
  4. Collisions
    1. Libre parcours moyen
    2. Application aux phénomènes de transport
  5. Loi de distribution des vitesses
    1. Définition
    2. Approche de Maxwell (1860)
    3. Le problème à deux corps
    4. Bilan détaillé des collisions
  6. Relaxation vers l'équilibre
    1. Equation de Boltzmann (1872)
    2. Théorème H
    3. Paradoxes
  7. Application aux réactions chimiques
    1. Modèle
    2. Vitesse de réaction
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