Statistical Thermodynamics in macroscopic stationary out of equilibrium systems : Maxwell's demons and stochastic machines
Thermodynamique dans les systèmes stationnaires hors équilibre macroscopiques : démons de Maxwell et machines thermiques aléatoires
Résumé
Since 1950, many out of equilibrium experiments were proposed due to the evolution of bothmonitoring and observation methods at microscopical scale. These experiments allowed to testmany fundamental thermodynamics theorems such as Landauer principle. However, such experimentsrely on savvy experimental setups.In this thesis, we transpose microscopical behaviours to the macroscopical scale. To that end,we choose to use a blade immersed into a granular gas as the Brownian particle. We use electomechanical induction to probe the blade motion. Using such an ingenious probe, we experimentally realise thermodynamical machines far from the thermodynamic limit. On the one hand, we build several Maxwell's demons, such as the famous Szilard engine. On the other hand, we build a two particles refrigerator.This work allows to test limits of theorems and paves the way for future fundamental development.
Grâce à l'évolution des techniques d'observation et de manipulation à l'échelle microscopique, de nombreuses expériences de thermodynamique hors de l'équilibre ont vu le jour depuis 1950. Ces expériences ont permis de mettre en évidence et de tester expérimentalement de nombreux théorèmes de thermodynamique comme le principe de Landauer. Cependant, sonder dynamiquement des comportements à l'échelle microscopique demande un lourd travail d'instrumentation.Dans cette thèse, on propose de transposer les comportements microscopiques à l'échelle macroscopique. Pour cela, on propose de remplacer la particule brownienne microscopique par une pale plongée dans un gaz granulaire dont on sonde le mouvement par induction électromé-canique.On utilise alors ce montage ingénieux pour réaliser expérimentalement plusieurs machines. Ces dernières sont loin de la limite thermodynamique ce qui permet de grandes uctuations des quantités. D'une part, on réalise des démons de Maxwell, dont une machine de Szilard. D'autre part, on construit des machines thermiques à deux particules comme un réfrigérateur.Ces expériences permettent de tester les limites d'application des théorèmes et d'ouvrir de nouvelles perspectives.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|