436 Chapitre 16
Système thermodynamique à l’équilibre
4 Énergie interne
L’énergie interne U d’un système est l’énergie microscopique des molécules contenues dans le
système. Elle peut être la somme de différentes contributions.
• Énergie cinétique microscopique de translation des molécules.
• Énergie cinétique de rotation des molécules sur elles-mêmes.
• Énergie cinétique de vibration des molécules.
• Énergie potentielle des interactions intermoléculaires.
• Énergie des liaisons chimiques.
En général l’énergie interne d’un corps pur dépend de deux variables d’état, par exemple la
température et le volume.
Définition : Énergie interne
Que vaut l’énergie interne d’un gaz parfait ?
Dans le cas d’un gaz parfait monoatomique U =
3
2
nRT . Dans le cas général, on doit ajouter les
contributions liées aux vibrations et rotations : U ≥
3
2
nRT .
L’énergie interne d’un gaz parfait ne dépend que de la température.
Que dire de l’énergie interne d’une phase condensée indilatable et incompressible ?
Une phase condensée est qualifiée d’incompressible lorsque son volume V peut être considéré comme
indépendant de la pression et d’indilatable lorsqu’il peut être considéré comme indépendant de la
température. Pour une phase condensée incompressible et indilatable, le volume peut donc être
considéré comme constant.
L’état d’un corps pur peut être décrit par trois paramètres (P, V, T ). Ces trois paramètres étant
liés par une équation d’état, seuls deux sont indépendants. L’énergie interne d’un tel système peut
alors être considérée comme fonction de deux paramètres, par exemple T et V .
Pour une phase condensée indilatable et incompressible, V pouvant être considéré comme constant,
l’énergie interne U peut être considérée comme fonction uniquement de T.
Comment déterminer l’énergie nécessaire pour faire évoluer la température d’un
système ?
Nous considérerons uniquement les cas où l’énergie interne du système ne dépend que de sa température (gaz parfait ou phase condensée indilatable et incompressible).
La capacité thermique à volume constant d’un système dont l’énergie interne ne dépend que
de la température est définie par : C V =
dU
dT
. Elle se mesure en J · K
−1 .
Définition : Capacité thermique à volume constant
partagelivrescpge.blogspot.com
Système thermodynamique à l’équilibre
4 Énergie interne
L’énergie interne U d’un système est l’énergie microscopique des molécules contenues dans le
système. Elle peut être la somme de différentes contributions.
• Énergie cinétique microscopique de translation des molécules.
• Énergie cinétique de rotation des molécules sur elles-mêmes.
• Énergie cinétique de vibration des molécules.
• Énergie potentielle des interactions intermoléculaires.
• Énergie des liaisons chimiques.
En général l’énergie interne d’un corps pur dépend de deux variables d’état, par exemple la
température et le volume.
Définition : Énergie interne
Que vaut l’énergie interne d’un gaz parfait ?
Dans le cas d’un gaz parfait monoatomique U =
3
2
nRT . Dans le cas général, on doit ajouter les
contributions liées aux vibrations et rotations : U ≥
3
2
nRT .
L’énergie interne d’un gaz parfait ne dépend que de la température.
Que dire de l’énergie interne d’une phase condensée indilatable et incompressible ?
Une phase condensée est qualifiée d’incompressible lorsque son volume V peut être considéré comme
indépendant de la pression et d’indilatable lorsqu’il peut être considéré comme indépendant de la
température. Pour une phase condensée incompressible et indilatable, le volume peut donc être
considéré comme constant.
L’état d’un corps pur peut être décrit par trois paramètres (P, V, T ). Ces trois paramètres étant
liés par une équation d’état, seuls deux sont indépendants. L’énergie interne d’un tel système peut
alors être considérée comme fonction de deux paramètres, par exemple T et V .
Pour une phase condensée indilatable et incompressible, V pouvant être considéré comme constant,
l’énergie interne U peut être considérée comme fonction uniquement de T.
Comment déterminer l’énergie nécessaire pour faire évoluer la température d’un
système ?
Nous considérerons uniquement les cas où l’énergie interne du système ne dépend que de sa température (gaz parfait ou phase condensée indilatable et incompressible).
La capacité thermique à volume constant d’un système dont l’énergie interne ne dépend que
de la température est définie par : C V =
dU
dT
. Elle se mesure en J · K
−1 .
Définition : Capacité thermique à volume constant
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