Free Printable Physique Statistique

1.

Dans quel ensemble la température peut-elle être négative?

a)

ensemble microcanonique

b)

ensemble canonique

c)

ensemble grand canonique

2.

Qu'est-ce qui caractérise les systèmes à l'équilibre macroscopique?

a)

les flux macroscopiques sont non nuls

b)

les grandeurs macroscopiques sont stationnaires

c)

les grandeurs macroscopiques dépendent du temps

d)

les flux macroscopiques sont nuls

e)

il n'y a pas de diffusion

3.

Qu'est-ce qu'un fermion?

a)

Une particule de spin demi-entier

b)

Une particule de spin entier

4.

Dans quel cas peut-on utiliser l'approximation semi-classique?

a)

Spectre extrêmement dense

b)

Spectre peu dense

c)

Pour tout spectre

5.

Si l'on considère deux systèmes A et B indépendants, S(A ⊗ B) vaut :

a)

S(A) - S(B)

b)

S(A) x S(B)

c)

S(A) + S(B)

6.

La constante de Boltzmann k_B vaut :

a)

$\frac{R}{N_A}$

b)

$\frac{N_A}{R}$

c)

$N_A\ \times\ R$

7.

En utilisant la formule de Sterling et en sachant que $\rho\left(0\right)\ \cong\frac{2^N}{\sqrt[]{2\pi N}\epsilon_B}$ , que vaut $\int_{ }^{ }dE\rho\left(E\right)$ ?

a)

2^N+1

b)

2^N-1

c)

2^N

8.

Combien y'a t-il de dimensions dans l'espace de phases s'il y a 3 coordonnées ?

a)

3

b)

6

c)

7

d)

9

9.

En description quantique, quelle est la définition d'un microétat ?

a)

la densité de probabilité $\rho\left(\overrightarrow{\Gamma}\right)$

b)

les états quantiques $|\psi_e〉$

c)

l'ensemble des probabilités {P_e}

10.

Quel est l'objectif de la physique stationnaire?

a)

déterminer avec quelle probabilité le système occupe un état particulier à un instant arbitraire

b)

déterminer avec quelle probabilité le système occupe un état particulier à tout instant

11.

Quelle est la valeur de la constante de Boltzmann ?

a)

1,38 x 10 ^-23 J/K

b)

1,38 x 10 ^-23K/J

c)

6,022 x 10²³ J/K

d)

1,83 x 10^-23 J/K

12.

En description classique, quelle est la définition d'un macroétat ?

a)

la densité de probabilité ρ(Γ)

b)

les états quantiques ∣ψe〉

c)

l'ensemble des probabilités {P_e}

13.

Quelle(s) proposition(s) est/sont vraie(s) sur l'entropie statistique?

a)

S_min = 0

b)

S_max = k_BlnΩ

c)

S_min < 0

14.

"Tous les microétats accessibles d'un système isolé et à l'équilibre macroscopique sont équiprobables." Cet énoncé est le postulat fondamental de la physique statistique.

a)

Vrai

b)

Faux

15.

Dans quel type de système est-il possible de mesurer des températures négatives?

a)

un système isolé dont l'entropie décroit avec T

b)

un système dans l'ensemble grand canonique dont l'entropie décroit avec T

c)

un système dans l'ensemble micro canonique dont l'entropie décroit avec T

d)

un système dans l'ensemble canonique dont l'entropie décroit avec T

16.

Qu'est-ce que l'équilibre macroscopique ?

a)

P et V dépendent du temps

b)

les flux microscopiques sont nuls

c)

T et n dépendent du temps

d)

les flux macroscopiques sont nuls

17.

Définition fondamentale de l'entropie statistique Gibbs-Shannon?

a)

S = k_BlnZ

b)

S = -k_B $\sum_l^{ }P_l\ln P_l$

c)

S = $-\ \frac{\partial E}{\partial T}$

d)

S = k_BTlnP_l

18.

Quelle est l'hypothèse essentiel dans l'ensemble micro canonique?

a)

Les microétats ont des énergies différentes

b)

Tous les microétats accessibles sont équiprobables

c)

La température est constante

d)

Le volume est variable

19.

Comment varie l'entropie micro canonique ?

(a)

20.

Quel est le potentiel thermodynamique J ?

a)

E - TS - μN

b)

E + TS - μN

c)

E - TS + μN

d)

- E + TS - μN

21.

Dans quelle moyenne intervient la densité d'état $ρ(\overrightarrow{\Gamma})$ ?

a)

moyenne temporelle

b)

moyenne probabiliste

c)

aucune

d)

les 2

22.

Si l'on considère 2 systèmes A et B indépendants :

a)

S est nulle

b)

S est additive

c)

La fonction de partition s'écrit comme une somme sur les microétats

d)

La fonction de partition s'écrit comme un produit sur les microétats

23.

Qu'implique la règle semi-classique ?

a)

$\sum_k^{ }\ \rightarrow\ l^{\ d}\int\ \frac{d^{\ d\ }\overrightarrow{\ k}}{\left(2\pi\right)^{\ d}}$

b)

on a remplacé dans la formule de la densité d'états intégrée la somme sur les nombres quantiques par un produit

c)

elle est utilisée quand les niveaux quantiques sont trop proches pour être distingués

d)

elle s'applique pour des états de spin 1/2

24.

Quelle est l'entropie d'un système comportant 100 micro-états ? On a 1,38ln(10) = 3,2

a)

3,2 J/K

b)

6,4 J/K

c)

3,2 x 10^-23 J/K

d)

6,4 x 10 ^-23 J/K

25.

Donnez l'énergie moyenne du gaz sachant que F = 3000 N, N = 10, T = 300K et on considère k_B = 10^-23 J/K :

a)

3,2 x 10 ^-20J

b)

3,2 x 10 ^-10J

c)

4,5 x 10 ^-20J

d)

4,5 x 10 ^-10J

26.

Par quoi est définir un macroétat dans la description quantique ?

a)

la densité d'état

b)

la probabilité d'occupation des microétats

c)

la probabilité des spins

27.

Comment définir la théorie de la physique statistique?

a)

sur-couche

b)

sous-couche

c)

couche intermédiaire

28.

Quelle est l'énergie d'une particule dans une boîte de dimension 1?

a)

$E_{nx,ny,nz\ }=\ \frac{\left(n_x^2\ +n_y^2+n_z^2\right)\pi^2h^2}{2mL^2}$

b)

$E_{nx\ }=\ \frac{n_x^2\ \pi^2h^2}{2mL^2}$

c)

$E_{nx\ }=\ \frac{2mL^2}{n_x^2\pi^2h^2}$

d)

$E_{nx\ }=\ \left(\frac{2}{L}\right)^{\frac{3}{2}}\sin\left(\frac{n_x\pi x}{L}\right)$

29.

Quelle est la notation d'un macroétat ?

a)

{P_l}

b)

(P_l)

c)

[P_l]

30.

Quelle est l'expression de l'Hamiltonien en dynamique classique pour un oscillateur harmonique à 1D?

a)

H(x, p_x) = $\frac{1}{2m}p_x\ +\ \frac{1}{2}mwx$

b)

H(x, p_x) = $\frac{1}{2}mp_x^2\ -\ \frac{1}{2m}w^2x^2$

c)

H(x, p_x) = $\frac{1}{2m}p_x^2\ +\ \frac{1}{2}mw^2x^2$

31.

Dans le cadre de la mécanique classique, l'état du système est caractérisé à un instant donné par :

a)

le vecteur d'état des atomes

b)

l'ensemble des positions des atomes

c)

l'impulsion des atomes

d)

les nombres quantiques

32.

Dans quel cas l'entropie est additive?

a)

Quand A et B sont indépendants

b)

Quand A et B sont dépendants

33.

Quels sont les différents ensembles de la physique statistique?

a)

Canonique

b)

Grand canonique

c)

Micro canonique

d)

Nano canonique

34.

Qu'est-ce qui caractérise un boson?

a)

Spin entier

b)

Spin demi-entier

c)

Spin nul

35.

Quelles sont les caractéristiques d'un ensemble canonique?

a)

isolé

b)

fermé mais non isolé

c)

non isolé et échange de particules

36.

Quelles sont les caractéristiques d'un ensemble micro-canonique?

a)

fermé mais non isolé

b)

isolé

c)

non isolé et échange de particules

37.

Quelles sont les caractéristiques d'un ensemble grand canonique?

a)

non isolé et échange de particules

b)

isolé

c)

fermé mais non isolé

38.

Quels sont les nombres quantiques?

a)

n

b)

m

c)

l

d)

s

e)

t

39.

Les états de spin admettent une description classique

a)

Vrai

b)

Faux

40.

Quelles sont les interprétations de l'entropie?

a)

Thermodynamique

b)

Théorie de l'information

c)

Machines thermiques

d)

Mécanique des fluides

41.

Quelle est la formule de Boltzmann-Planck?

a)

S*(E) = k_BΩ(E)

b)

S*(E) = k_BlnΩ(E)

42.

Quelle est la relation qui lie T, S et E?

a)

$\frac{1}{T\text{*}}\ =\ \frac{\partial S\text{*}}{\partial E}$

b)

T* = S* E

c)

S* = $\partial ET\text{*}$

43.

Calculer l'énergie E sachant que m_e = 10^-30 kg, h = 10^-34 J/s, e = 2 x 10^-19 C et L = 10^-10 m

a)

$\frac{1}{8}\cdot10^{-18}\ J$

b)

$8\ \cdot\ 10^{18}\ J$

c)

800 J

44.

Quels termes décrivent l'énergie d'une molécule diatomique ?

a)

translation, rotation, vibration, E_liaison

b)

translation, rotation, vibration, E_atomique

c)

translation, rotation, vibration, E_moléculaire

45.

La physique statistique est décrite comme une théorie sur couche car :

a)

Elle remplace totalement les lois de la mécanique classique

b)

Elle injecte des informations microscopiques comme les notions de position, d'impulsion et d'espace des phases

c)

Elle se concentre sur les propriétés d'espèces gazeuses

d)

Elle ne nécessite pas des principes fondamentaux de la dynamique

46.

Dans l'équilibre micro atomique, les microétats accessibles :

a)

ont des énergies variées, déterminées par la température

b)

sont tous équiprobables

c)

sont décris par la fonction de partition

d)

sont déterminés uniquement par le potentiel chimique

47.

La température est liée à l'entropie par la relation :

a)

$T\ =\ \frac{\text{d}E}{\text{d}S}$

b)

$\frac{1}{T}=\ \frac{\text{d}S}{\text{d}E}$

c)

$T\ =\ \frac{E}{S}$

d)

$T\ =\ -k_B\ \ln\left(S\right)$

48.

Quelle(s) propriété(s) est/sont correcte(s) pour un gaz parfait monoatomique dans l'ensemble canonique?

a)

$E_{C\ }=\ \frac{3}{2}N\ k_BT$

b)

La capacité calorifique vaut $C_V\ =\ \frac{3}{2}N\ k_B$

c)

La pression est déterminée par $\rho\ =\ n\ k_B\ T$

d)

La densité dépend exponentiellement de V

49.

Quelle condition minimise l'entropie d'un système statistique?

a)

Quand tous les microétats sont équiprobables

b)

Lorsque le système est dans un état macroscopique d'équilibre

c)

Quand le système se trouve dans un microétat unique déterminé

d)

Lorsque l'énergie totale est maximale

50.

Pour le calcul des permutations possibles des atomes d’un réseau, on introduit le facteur 1/N! quand :

a)

l'atome est attaché aux noeuds d'un cristal du réseau

b)

l'atome est en phase avec le réseau

c)

l'atome est dans un atome de gaz

d)

les atomes sont indiscernables

51.

Un gaz parfait monoatomique composé de N = 10²³ particules est contenu dans un volume V = 1m³ et à T = 300K. Quelle est la pression de ce gaz?

On donne k_B = 1,38 x 10^-23 J.K-1 et p = Nk_BT/V

a)

414 Pa

b)

138 Pa

c)

276 Pa

d)

621 Pa

52.

Quelle est la relation entre la densité d'états de particules indiscernables et discernables?

(a)

53.

Quelle est l'énergie d'une particule dans une boîte cubique?

a)

$E_{n_x,n_y,n_z}=\frac{(nx^2+ny^2+nz^2)\cdot\pi^2h^2}{2mL^2}$

b)

$E_{n_x,n_y,n_z}=\frac{(nx^2+ny^2+nz^2)}{2mL^2}$

54.

Quel est le postulat de la physique statistique ?

(a)

55.

Qu'est-ce que ρ(Γ) ?

(a)

56.

Qu'est-ce que A(Γ)?

(a)

57.

Par quoi est décrit un micro état en mécanique classique?

a)

$\overrightarrow{\Gamma}\$

b)

$\rho\left(\overrightarrow{\Gamma}\right)$

58.

Comment mesurer l'information liée aux corrélations entre deux systèmes indépendants A et B?

(a)

59.

Comment est appelée la constante de normalisation dans la distribution canonique?

(a)

60.

Dans quel cas multiplie t-on par 1/N! ?

a)

atomes attachés aux noeuds d'un cristal

b)

atomes d'un gaz

c)

atomes d'un liquide

61.

Quelle est l'énergie d'une particule libre dans une boite à 1 dimension?

a)

$\left(\frac{n\pi h}{L}\right)^2\ \frac{1}{2m}$

b)

$\left(\frac{n\pi h}{l}\right)^2\ \frac{1}{2m}$

c)

$\left(\frac{m\pi h}{L}\right)^2\ \frac{1}{2n}$

d)

$\left(\frac{m\pi h}{l}\right)^2\ \frac{1}{2m}$

62.

Quelle formule est sur la tombe de Boltmann ?

a)

$S\ =\ k_B\ln\ \Omega$

b)

$E_c\ =\ \frac{1}{2}mv^2$

c)

$E\ =\ mc^2$

63.

Quelle est la probabilité d'occupation des microétats dans un ensemble canonique?

a)

$P_l\ ^c\ =ze^{-\beta E_l}$

b)

$P_l\ ^c\ =\frac{1}{Z}e^{-\beta E_l}$

c)

$P_l\ ^c\ =Z!e^{-\beta E_l}$

Physique Statistique

Total questions: 63

Worksheet time: 39mins

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