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La physique statistique permet de faire le lien entre les propriétés d'un système macroscopique et le comportement microscopique, ainsi que la nature, des particules qui le constituent l'approche de type statistique est indispensable à cause du gigantisme du nombre d'Avogadro, qui relie ces deux échelles. De nombreux systèmes clés de la technologie d'aujourd'hui, comme les semi-conducteurs ou les lasers, sont des objets quantiques macroscopiques : la physique statistique permet de comprendre leurs principes de fonctionnement.
L'accent est mis, en particulier dans la seconde partie du cours, sur les applications concrètes : propriétés des électrons dans les solides et leurs applications ; thermodynamique du rayonnement et effet de serre.