16
CHAPITRE
Système
thermodynamique
à l’équilibre
L’essentiel du cours
Pourquoi le temps de cuisson d’un aliment dans de l’eau en ébullition augmente-t-il lorsqu’on
est en altitude ?
Contexte
L’objectif de ce chapitre est d’introduire les bases de la thermodynamique à partir d’une expérience
de cuisson d’un aliment. On considère une casserole en cuivre cylindrique de rayon R c = 8,0 cm
et de hauteur h c = 10 cm. La contenance de cette casserole est V c = 2,0 L et sa masse à vide
est m c = 1,3 kg. La masse volumique du cuivre est ρ Cu = 8,96 · 10
3 kg · m
−3 . On place dans un
premier temps un volume V e = 1,0 L d’eau dans la casserole.
1 Définitions et ordres de grandeur
Comme en mécanique, aborder un problème de thermodynamique nécessite de définir le système.
Un système thermodynamique comporte un ou plusieurs corps. Il est délimité par une surface
de contrôle fermée qui en constitue la frontière, qui peut être matérielle (par exemple une
paroi d’un récipient) ou bien non matérielle. Des transferts d’énergie ou de matière peuvent
se produire à travers la surface de contrôle. Le nombre de particules (atomes ou molécules) à
l’intérieur d’un système thermodynamique est très grand.
Définition : Système thermodynamique
Par exemple l’eau liquide contenue dans la casserole définit un système thermodynamique, dont la
surface de contrôle est constituée de la surface du liquide en contact avec la casserole et de celle
en contact avec l’air.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
CHAPITRE
Système
thermodynamique
à l’équilibre
L’essentiel du cours
Pourquoi le temps de cuisson d’un aliment dans de l’eau en ébullition augmente-t-il lorsqu’on
est en altitude ?
Contexte
L’objectif de ce chapitre est d’introduire les bases de la thermodynamique à partir d’une expérience
de cuisson d’un aliment. On considère une casserole en cuivre cylindrique de rayon R c = 8,0 cm
et de hauteur h c = 10 cm. La contenance de cette casserole est V c = 2,0 L et sa masse à vide
est m c = 1,3 kg. La masse volumique du cuivre est ρ Cu = 8,96 · 10
3 kg · m
−3 . On place dans un
premier temps un volume V e = 1,0 L d’eau dans la casserole.
1 Définitions et ordres de grandeur
Comme en mécanique, aborder un problème de thermodynamique nécessite de définir le système.
Un système thermodynamique comporte un ou plusieurs corps. Il est délimité par une surface
de contrôle fermée qui en constitue la frontière, qui peut être matérielle (par exemple une
paroi d’un récipient) ou bien non matérielle. Des transferts d’énergie ou de matière peuvent
se produire à travers la surface de contrôle. Le nombre de particules (atomes ou molécules) à
l’intérieur d’un système thermodynamique est très grand.
Définition : Système thermodynamique
Par exemple l’eau liquide contenue dans la casserole définit un système thermodynamique, dont la
surface de contrôle est constituée de la surface du liquide en contact avec la casserole et de celle
en contact avec l’air.
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