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CHAP. 1 – PREMIER ET SECOND PRINCIPES
• par travail des forces électriques appelé transfert électrique (charge d’un condensateur qui stocke sous forme d’énergie électrostatique l’énergie délivrée par un
générateur) ;
• par transfert électromagnétique (tout ou partie d’un rayonnement électromagnétique incident est transféré à la matière).
Un système ouvert peut échanger matière et énergie avec l’extérieur.
1.2 Variables d’état et fonctions d’état
a) Variables (ou paramètres) d’état
La thermodynamique est une branche de la physique qui reconnaît que le comportement collectif d’un très grand nombre de particules (dont l’ordre de grandeur est
celui de la constante d’AVOGADRO soit 10 23 mol −1 ) est en partie décrit par un très
faible nombre de variables (quelques unités). Ces variables n’ont pas toutes la même
origine ou le même statut. Il est très utile de les classer et de connaître même de façon
approchée leur signification physique. Nous réserverons de façon assez arbitraire le
nom de variable d’état à des grandeurs physiques assez facilement mesurables par des
appareils de mesure. Voici ci-dessous les principales, tout en reconnaissant d’emblée
que leur introduction est plus délicate que cela peut apparaître à première vue.
• Le volume : cette notion est géométrique ; c’est la mesure de l’espace euclidien
occupé par le système étudié ;
• la quantité de matière : c’est une mesure du nombre de particules contenues dans
le système. Le chimiste utilise la mole comme unité (1 mol contient 6,02.10 −23
particules) ; si le système est constitué de plusieurs espèces chimiques, il faut préciser la quantité de matière de chaque espèce ;
• la pression : cette grandeur est nécessaire pour caractériser les échanges d’énergie
possibles entre sous-systèmes ; ceux-ci étant d’une part la surface d’un solide et
d’autre part un fluide (liquide ou gaz) ;
• la température : nous nous contenterons pour l’instant d’une approche relativement intuitive qui admet l’existence d’une valeur commune d’équilibre à deux
sous-systèmes qui sont en contact et en équilibre.
Description microscopique de la pression
La description microscopique de l’existence de la grandeur pression s’explique par
le fait que les particules de fluide n’occupent pas de position fixe dans l’espace. Ceci
se traduit par une action mécanique de ces particules sur les parois. Les particules de
fluide qui rebondissent sur la paroi subissent donc une force et selon le principe de
l’action et de la réaction, exercent une force sur celle-ci.
Dans le référentiel lié à la paroi, si le fluide n’a pas de mouvement macroscopique
par rapport à la paroi, la contrainte exercée est normale à la paroi et, en l’absence de
viscosité, la pression s’identifie à la force par unité de surface exercée sur la paroi
CHAP. 1 – PREMIER ET SECOND PRINCIPES
• par travail des forces électriques appelé transfert électrique (charge d’un condensateur qui stocke sous forme d’énergie électrostatique l’énergie délivrée par un
générateur) ;
• par transfert électromagnétique (tout ou partie d’un rayonnement électromagnétique incident est transféré à la matière).
Un système ouvert peut échanger matière et énergie avec l’extérieur.
1.2 Variables d’état et fonctions d’état
a) Variables (ou paramètres) d’état
La thermodynamique est une branche de la physique qui reconnaît que le comportement collectif d’un très grand nombre de particules (dont l’ordre de grandeur est
celui de la constante d’AVOGADRO soit 10 23 mol −1 ) est en partie décrit par un très
faible nombre de variables (quelques unités). Ces variables n’ont pas toutes la même
origine ou le même statut. Il est très utile de les classer et de connaître même de façon
approchée leur signification physique. Nous réserverons de façon assez arbitraire le
nom de variable d’état à des grandeurs physiques assez facilement mesurables par des
appareils de mesure. Voici ci-dessous les principales, tout en reconnaissant d’emblée
que leur introduction est plus délicate que cela peut apparaître à première vue.
• Le volume : cette notion est géométrique ; c’est la mesure de l’espace euclidien
occupé par le système étudié ;
• la quantité de matière : c’est une mesure du nombre de particules contenues dans
le système. Le chimiste utilise la mole comme unité (1 mol contient 6,02.10 −23
particules) ; si le système est constitué de plusieurs espèces chimiques, il faut préciser la quantité de matière de chaque espèce ;
• la pression : cette grandeur est nécessaire pour caractériser les échanges d’énergie
possibles entre sous-systèmes ; ceux-ci étant d’une part la surface d’un solide et
d’autre part un fluide (liquide ou gaz) ;
• la température : nous nous contenterons pour l’instant d’une approche relativement intuitive qui admet l’existence d’une valeur commune d’équilibre à deux
sous-systèmes qui sont en contact et en équilibre.
Description microscopique de la pression
La description microscopique de l’existence de la grandeur pression s’explique par
le fait que les particules de fluide n’occupent pas de position fixe dans l’espace. Ceci
se traduit par une action mécanique de ces particules sur les parois. Les particules de
fluide qui rebondissent sur la paroi subissent donc une force et selon le principe de
l’action et de la réaction, exercent une force sur celle-ci.
Dans le référentiel lié à la paroi, si le fluide n’a pas de mouvement macroscopique
par rapport à la paroi, la contrainte exercée est normale à la paroi et, en l’absence de
viscosité, la pression s’identifie à la force par unité de surface exercée sur la paroi