!. Systèmes à N corps. Approche thermodynamique
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l'atmosphère d'une pièce peut être considérée comme une source de chaleur dans
la mesure où une tasse de café qui se refroidit sur une table ne conduit à aucun
changement perceptible de la température de la pièce.
- Définition d'une source de grandeur extensive X
On appelle source de grandeur extensive X, un réservoir infiniment grand et dont
par conséquent, la grandeur intensive associée ne change pas, quelle que soit la
quantité de grandeur extensive X échangée entre ce réservoir et tout autre système.
Par exemple, l'atmosphère est une source de volume. En effet, la pression de
l'atmosphère ne change pas de façon perceptible lorsque, lors d'une transformation, un système échange une quantité de volume L1V.
- Potentiels thermodynamiques
Les deux principes de la thermodynamique permettent de généraliser la loi
d'évolution obtenue à partir des principes fondamentaux de la mécanique
«L'évolution d'une particule va toujours dans le sens qui minimise son énergie
potentielle »
à tout système complexe, en interaction avec l'extérieur
«L'évolution d'un système quelconque se fait toujours dans le sens qui maximise
l'entropie totale de l'univers»
Il est donc évident que l'équilibre d'un système dépend des sources avec lesquelles il est en contact et ne correspond pas forcément au fait qu'il soit caractérisé par
le minimum absolu de son énergie interne. Pour le montrer, nous considérons un
système quelconque en interaction avec l'extérieur. Ce système échange de
l'énergie calorifique et du travail
LiU = Q+W
(1)
Supposons qu'une partie de l'énergie échangée résulte de l'interaction du système
avec des sources de grandeurs extensives symbolisées par l'indices. Alors
LiU = Q+W'+ LYs,jMj
(2)
j
La quantité de travail W' dont on ne précise pas la provenance est appelée travail
utile. Puisque, par définition des sources, les quantités Ysj restent constantes au
cours de l'échange, l'égalité précédente peut encore s'écrire:
(3)
De manière générale, la quantité entre parenthèse n'est pas une fonction d'état du
système puisque les grandeurs intensives qui entrent dans sa définition caractérisent les sources. Cependant, si au cours de toute évolution, le système reste en
équilibre ces sources, alors les quantités intensives Jj qui le caractérisent sont
identiques aux grandeurs Y.J qui caractérisent les sources si bien que la fonction
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l'atmosphère d'une pièce peut être considérée comme une source de chaleur dans
la mesure où une tasse de café qui se refroidit sur une table ne conduit à aucun
changement perceptible de la température de la pièce.
- Définition d'une source de grandeur extensive X
On appelle source de grandeur extensive X, un réservoir infiniment grand et dont
par conséquent, la grandeur intensive associée ne change pas, quelle que soit la
quantité de grandeur extensive X échangée entre ce réservoir et tout autre système.
Par exemple, l'atmosphère est une source de volume. En effet, la pression de
l'atmosphère ne change pas de façon perceptible lorsque, lors d'une transformation, un système échange une quantité de volume L1V.
- Potentiels thermodynamiques
Les deux principes de la thermodynamique permettent de généraliser la loi
d'évolution obtenue à partir des principes fondamentaux de la mécanique
«L'évolution d'une particule va toujours dans le sens qui minimise son énergie
potentielle »
à tout système complexe, en interaction avec l'extérieur
«L'évolution d'un système quelconque se fait toujours dans le sens qui maximise
l'entropie totale de l'univers»
Il est donc évident que l'équilibre d'un système dépend des sources avec lesquelles il est en contact et ne correspond pas forcément au fait qu'il soit caractérisé par
le minimum absolu de son énergie interne. Pour le montrer, nous considérons un
système quelconque en interaction avec l'extérieur. Ce système échange de
l'énergie calorifique et du travail
LiU = Q+W
(1)
Supposons qu'une partie de l'énergie échangée résulte de l'interaction du système
avec des sources de grandeurs extensives symbolisées par l'indices. Alors
LiU = Q+W'+ LYs,jMj
(2)
j
La quantité de travail W' dont on ne précise pas la provenance est appelée travail
utile. Puisque, par définition des sources, les quantités Ysj restent constantes au
cours de l'échange, l'égalité précédente peut encore s'écrire:
(3)
De manière générale, la quantité entre parenthèse n'est pas une fonction d'état du
système puisque les grandeurs intensives qui entrent dans sa définition caractérisent les sources. Cependant, si au cours de toute évolution, le système reste en
équilibre ces sources, alors les quantités intensives Jj qui le caractérisent sont
identiques aux grandeurs Y.J qui caractérisent les sources si bien que la fonction