1 • Les deux principes
de la thermodynamique
4
1.2 Le premier principe
de la thermodynamique
1.1.4 Équation d’état
Nous avons vu que toute propriété d’un système thermodynamique à
l’équilibre se trouve reliée aux variables thermodynamiques du système.
On appelle équation d’état toute équation reliant une propriété du système
à un ensemble de variables indépendantes. C’est ainsi que les propriétés
de la matière sont représentées par des équations d’état. L’équation des
gaz parfaits PV = nRT (que nous présenterons au chapitre 3) est ainsi
une équation d’état. L’équation de Van der Waals est une autre équation
d’état largement utilisée pour les fluides :
[1.5]
1.2 Le premier principe
de la thermodynamique
Historiquement, la thermodynamique a d’abord été un outil d’analyse
de la conversion de la chaleur en énergie mécanique : le Français Sadi
Carnot fut un pionnier en publiant en 1824 ses Réflexions sur la puissance
motrice du Feu. Nous allons maintenant introduire sous une formulation
simple les bases de la thermodynamique nécessaires à la compréhension
de la conversion de la chaleur en énergie mécanique et vice versa.
1.2.1 Système thermodynamique fermé
I Système thermodynamique fermé décrivant un cycle
Le premier principe postule que, pour tout système fermé décrivant un
cycle (état final thermodynamiquement identique à l’état initial), la chaleur échangée avec l’environnement est rigoureusement égale (et de
signe opposé) au travail échangé avec l’environnement au cours de ce
cycle; ceci est vrai pour un cycle décrit de façon irréversible comme
pour un cycle réversible. On peut écrire :
[1.6]
2
2
n a V
P
b
R T
n
V
Ê
ˆ Ê
ˆ
+
-
=
Á
˜
Á
˜ Ë
¯
Ë
¯
0
Q
W
d + d =
Ú
Ú
v
v
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