1 • Rappels de thermodynamique
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1.2 PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE
Quatre propositions, admises a priori, constituent la base de la thermodynamique : ce
sont les principes de la thermodynamique. Le bien fondé de leur choix est vérifié par
l’exactitude de leurs conséquences.
1.2.1 Principe numéro zéro
Son énoncé est le suivant : si deux systèmes sont en équilibre thermodynamique avec
un même troisième, ils sont en équilibre entre eux.
Ce principe est bien entendu évident pour notre sens commun. Considérons par
exemple deux systèmes I et II en équilibre thermique. Si nous mesurons la température
du système I à l’aide d’un thermomètre, qui constitue le système III, et si nous trouvons
la valeur T, la température du système II sera bien évidemment aussi égale à T.
1.2.2 Premier principe
On admet en physique, et cela est vérifié dans les conséquences, le principe très général de la conservation de l’énergie totale d’un système isolé. La restriction de cette
hypothèse à la thermodynamique constitue le premier principe. Avant de l’énoncer, il
est nécessaire d’apporter un certain nombre de précisions. L’énergie totale d’un système mécanique conservatif est égale à la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie
potentielle des particules qui le constituent (cette dernière peut résulter de l’interaction
mutuelle de plusieurs particules). Lorsque le système est isolé, et qu’il n’est soumis à
aucune force extérieure, son énergie totale reste constante au cours de son évolution.
En thermodynamique, on appelle cette énergie totale l’énergie interne du système. On
la notera par le symbole E. Si le système considéré n’est plus isolé, mais s’il interagit
avec le milieu extérieur, son énergie interne va varier d’une quantité DE. Dans ce cas,
le système échange avec le milieu extérieur des quantités de travail W et de chaleur Q.
Par convention ces quantités seront comptées positivement si elles sont fournies par le
milieu extérieur (voir figure 1.1).
Figure 1.1
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.
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1.2 PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE
Quatre propositions, admises a priori, constituent la base de la thermodynamique : ce
sont les principes de la thermodynamique. Le bien fondé de leur choix est vérifié par
l’exactitude de leurs conséquences.
1.2.1 Principe numéro zéro
Son énoncé est le suivant : si deux systèmes sont en équilibre thermodynamique avec
un même troisième, ils sont en équilibre entre eux.
Ce principe est bien entendu évident pour notre sens commun. Considérons par
exemple deux systèmes I et II en équilibre thermique. Si nous mesurons la température
du système I à l’aide d’un thermomètre, qui constitue le système III, et si nous trouvons
la valeur T, la température du système II sera bien évidemment aussi égale à T.
1.2.2 Premier principe
On admet en physique, et cela est vérifié dans les conséquences, le principe très général de la conservation de l’énergie totale d’un système isolé. La restriction de cette
hypothèse à la thermodynamique constitue le premier principe. Avant de l’énoncer, il
est nécessaire d’apporter un certain nombre de précisions. L’énergie totale d’un système mécanique conservatif est égale à la somme de l’énergie cinétique et de l’énergie
potentielle des particules qui le constituent (cette dernière peut résulter de l’interaction
mutuelle de plusieurs particules). Lorsque le système est isolé, et qu’il n’est soumis à
aucune force extérieure, son énergie totale reste constante au cours de son évolution.
En thermodynamique, on appelle cette énergie totale l’énergie interne du système. On
la notera par le symbole E. Si le système considéré n’est plus isolé, mais s’il interagit
avec le milieu extérieur, son énergie interne va varier d’une quantité DE. Dans ce cas,
le système échange avec le milieu extérieur des quantités de travail W et de chaleur Q.
Par convention ces quantités seront comptées positivement si elles sont fournies par le
milieu extérieur (voir figure 1.1).
Figure 1.1
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.