Exercices corrigés — Capacités thermiques classiques des gaz et des solides (thermodynamique statistique (MP))

13 exercices avec corrigé rédigé, du plus simple au plus exigeant.

A. Le théorème d'équipartition de l'énergie

• Ce qui fait le $k_{B}T/2$ : un degré quadratique, et l'énergie de pesanteur qui n'en est pas un Exercice de TD
• Le bruit thermique des instruments : mesurer $k_B$ avec un miroir, une raideur avec un levier Exercice de TD

B. Application au gaz parfait monoatomique

• Compter les degrés de liberté avec un thermomètre et un manomètre : ce que dit $\gamma$ Exercice de TD

C. Application au gaz parfait diatomique

• Chauffer une pièce : l'énergie interne de l'air ne bouge pas Exercice de TD
• Le dihydrogène de 20 K à 3 000 K : des degrés de liberté qui se dégèlent Exercice de TD

D. Application au solide cristallin : loi de Dulong et Petit

• Combien vibre un atome de cuivre ? Équipartition dans le cristal et critère de Lindemann Exercice de TD
• Problème : peser un atome avec un calorimètre, la loi de Dulong et Petit et les masses atomiques Exercice de TD

• Fluctuations et capacité thermique d'un oscillateur Application directe du cours
• Énergie interne d'un litre d'argon Application directe du cours
• Compter les degrés de liberté d'une molécule coudée Application directe du cours
• Rapport $\gamma$ d'un gaz diatomique selon la température Application directe du cours
• Température caractéristique de vibration de $HCl$ Application directe du cours
• Capacité massique et chauffage d'un métal Application directe du cours

Lire le cours de ce chapitre