Durée
26h Th, 14h Pr
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil physicien, à finalité approfondie | 4 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Ce cours vise à fournir les bases théoriques nécessaires pour combler l'écart conceptuel entre la description (quantique) microscopique, atomique et moléculaire de la matière, et les propriétés macroscopiques observables expérimentalement dans des systèmes à l'équilibre thermodynamique. Nous nous appuierons à la fois sur la théorie et sur les simulations numériques. Au sein des différentes unités du cours, nous aborderons les thèmes suivants :
- Fondements de la mécanique statistique
- Ensembles statistiques usuels : des fonctions de partition à la thermodynamique
- Principes fondamentaux de la dynamique moléculaire et des techniques d'échantillonnage Monte-Carlo
- Introduction à la mécanique quantique moléculaire
- Calcul ab initio des propriétés thermodynamiques moléculaires
- Mécanique statistique des systèmes de particules indiscernables
- Simulation de systèmes de particules en interaction : des gaz réels à la réactivité chimique
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Les étudiants devront démontrer une compréhension approfondie des hypothèses fondamentales de la mécanique statistique, des concepts de l'espace des phases et de l'hypothèse ergodique, ainsi que de la dérivation des fonctions thermodynamiques à partir des fonctions de partition microcanoniques, canoniques et grand-canoniques. Ils doivent être capables de traiter des systèmes quantiques de particules indiscernables à l'aide des statistiques de Fermi-Dirac et de Bose-Einstein. Du point de vue du calcul et de la simulation, les étudiants doivent être en mesure d'appliquer les principes d'échantillonnage de l'espace des phases en utilisant la dynamique moléculaire classique (intégrateurs, ensembles) et la méthode de Metropolis Monte-Carlo. En outre, les étudiants doivent comprendre les bases des calculs de chimie moléculaire quantique ab initio (méthodes champ auto-cohérent) nécessaires à la construction de potentiels moléculaires et, par conséquent, au calcul des fonctions de partition moléculaires.
Savoirs et compétences prérequis
Les prérequis comprennent une bonne maîtrise des principes fondamentaux de la thermodynamique classique et de la mécanique quantique. Une première expérience en programmation est souhaitable.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours Physical Chemistry comprend des cours magistraux, des séances de travaux dirigés pour l'application de la théorie, et des travaux pratiques de simulation numérique basés sur des Jupyter Notebooks (Python) et des logiciels de chimie quantique.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Informations complémentaires:
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Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Plate-forme(s) utilisée(s) pour les supports de cours :
- eCampus
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite
Informations complémentaires:
Le 100% de la note globale du cours sera celle de l'examen, exprimée sur 20.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
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Contacts
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