Ensemble grand-canonique

En physique statistique, l’ensemble grand-canonique est un ensemble statistique, qui correspond au cas d'un système qui peut échanger de l'énergie avec un réservoir externe d'énergie (ou thermostat), ainsi que des particules. Il est donc est en équilibre thermodynamique thermique et chimique avec le réservoir d'énergie et de particules.

Plus précisément, il s'agit de l'ensemble des "copies virtuelles" (ou répliques fictives) du même système en équilibre avec le réservoir d'énergie et de particules. Contrairement au cas des ensembles microcanonique et canonique l'énergie et le nombre de particules du système étudié peuvent fluctuer d’une "copie" du système à une autre de l'ensemble.

Par suite, les différents micro-états d'énergie du système étudié ne possèdent pas tous la même probabilité, contrairement au cas microcanonique, du fait de l'interaction avec le réservoir. A l'instar de la situation canonique, il est possible de déterminer la forme générale de la distribution de probabilité des micro-états d'énergie accessibles du système, appelée distribution grand-canonique, caractérisée par sa fonction de partition.