Nous avons survolé la thermodynamique qui est l'étude de l'énergie calorifique et thermique
mais un champs plus général est le champs de la mécanique statistique
La mécanique statistique est un cadre général
qui montre que des propriétés macroscopiques telle que la chaleur émerge de la probabilité d'actions
ou de la mécanique d'un grand nombre de composants microscopiques tels que atomes ou molécules.
nous en avons vu un example dans notre modéle du gaz sur NetLogo.
Imaginez donc que ceci soit une pièce pleine d'air ou toutes ces petites balles
soient différentes molécules d'air bougeant à différentes vitesse.
Une propriété macroscopique de cette pièce pleine d'air serait
la température ou la pression dans la pièce, qui sont du domaine de la thermodynamique
Une propriété microscopique, du domaine de la mécanique, serait
la position ou la vélocité des molécules d'air,
et, si vous voulez, toutes les forces agissant sur elles.
La mécanique statistique crée un pont entre ces extrèmes et nous montre
comment des calculs de probabilité de position ou de vitesse des molécules
fait apparaitre la notion de température, de pression, et ainsi de suite.
C'est donc comment les calculs statistiques concernant des propriétés microscopiques engendrent des propriétés macroscopiques.
Nous pouvons maintenant aborder les différentes notions d'entropie en thermodynamique et en mécanique statistique.
En thermodynamique, comme nous l'avons deja vu,
l'entropie mesure la quantité de chaleur dégagée quand l'énergie est transformée en travail,
cela, pour des raisons utilitaires.
Cette notion d'entropie fut d'abord proposé par Rudolf Clausius,
un scientifique allemand du 19eme siecle.
L'idée est qu'une perte d'énergie équivaut à une sorte de désordre dans le systeme.
Le systeme transforme une forme d'énergie en une autre forme d'énergie
par exemple une énergie calorifique en une énergie mécanique.
Meme si cela se fait de manière ordonnée, il y a une sorte de désorde dans le système qui chauffe l'ensemble..
Cette théorie de Clausius était spécifique à la chaleur.
Ce qu'apporte la statistique mécanique est de généraliser cette idée.
En statistique mécanique, l'entropie mesure quelque chose de plus abstrait.
C'est le nombre possible de micro-états qui pourrait entrainer ce macro-état
Je définirai ces termes dans un petit moment,
mais laissez moi déja souligner que cette notion
fut développée par le physicien Autrichien Ludwig Bolztmann
qui y travailla un peu après Clausius.
De son point de vue, le désordre d'un système, nommé entropie
est une fonction du nombre de micro-états possibles.
Nous en parlerons dans une minute.
Mais je veux souligner que cela sera une théorie plus générale
qui ne s'applique pas qu'à la chaleur, ni meme qu'à la physique
mais à de nombreux domaines scientifiques, comme nous le verrons plus tard.
Nous allons maintenant faire un petit détour
pour vous expliquer les notions de micro-état et de macro-état.
en utilisant l'exemple d'une machine à sous
et vous verrez le rapport avec notre sujet dans un moment.
La machine à sous a trois fenetres
dont chacune contient cinq fruits différents.
Quand vous inserez une piece et tirez sur le levier
la roue tourne et s'arrète sur un fruit, de manière aléatoire.
Nous pouvons dire que le micro-état de cette machine est la configuration spécifique de la fenètre de la machine à sous
qui est la configuration spécifique de trois fruits affichés dans cet ordre.
Le micro-état dans cette image est le triplé cerise-citron-pomme.
Un autre possibilité serait pomme-poire-orange à un autre tirage.
Il est important de noter, qu'ici, un micro-état est un triplé de valeurs fruits,
pas une valeur fruit individuelle,
c'est à dire que cerise-citron-pomme est un micro-état mais que cerise seule n'en est pas un.
Ici, un micro-état est la description de l'état de la machine à sous, au niveau de sa fenêtre.
Un macro-état est une collection ou un ensemble de micro-états.
Un exemple serait le macro-état "gagnant"
qui serait l'ensemble des macro-états ou trois fruits identiques apparaissent dans la fenêtre
Par exemple si vous avez cerise-cerise-cerise, vous gagnez.
C'est à dire que la machine à sous vous reverse de l'argent.
Un autre exemple serait citron-citron-citron.
Maintenant laissez moi vous poser deux questions.
Un, combien de micro-états feraient émerger le macro-état "gagné"
Deux, combien de micro-états feraient émerger le macro-état "perdu"
C'est à dire que le macro-état "perdu" est la collection de tous les micro-états qui ne sont pas "gagné"
Ce ne sont pas des questions Quizz car je n'attends personne pour me donner les réponses.
Mais je les pose quand meme car certains pourront y répondre.
Appelons les des questions challenges
Si vous ne pouvez pas répondre, je vous donne la solution dans la prochaine vidéo