Chapitre 8 • Les deux principes de la thermodynamique
travaux des forces extérieures) échangées par le système avec le milieu extérieur.
DE = DE m + DU = W + Q
Pour un système au repos, énergie cinétique et énergie potentielle ne varient pas, la
variation d’énergie du système se réduit alors à sa variation d’énergie interne :
DU = W + Q
Pour des états d’équilibre infiniment proches, le premier principe peut s’écrire sous
forme différentielle :
dU = dW + dQ
Exercice d’application 8.1 – Convention de signe
Au cours d’une transformation d’un système fermé, l’énergie interne augmente
de 60 kJ. Le système fournit au milieu extérieur un travail de 100 kJ. Calculez
la chaleur échangée par le système avec le milieu extérieur. Dans quel sens le
transfert thermique s’effectue-t-il ?
SOLUTION. Le premier principe dit DU = W + Q d’où Q = DU – W avec
DU = 60 kJ et W = – 100 kJ (négatif car cédé par le système) soit Q = 160 kJ. Le
système a reçu cette chaleur (Q > 0).
8.1.1 Énergie interne et enthalpie
L’énergie interne d’un corps dépend principalement de sa température mais aussi de
son volume : U = U (T,V). Cependant, lors d’une transformation à volume constant
d’un système gazeux en vase clos, le travail de forces de pression est nul. Le premier
principe implique que la chaleur échangée Q V est égale à la variation d’énergie interne
du système :
W V = 0 d’où Q V = DU V soit DU V = n C V DT
Par ailleurs, lors d’une transformation à pression constante, la chaleur échangée
est égale à :
Q P = DU P – W avec W = – P 0 DV soit Q P = DU P + P 0 DV
Q P = (U 2 – U 1 ) + P 0 (V 2 – V 1 ) = (U 2 + P 2 V 2 ) – (U 1 + P 1 V 1 ) = D (U + PV)
Comme P 0 = P 1 = P 2 , la chaleur échangée lors d’une transformation isobare représente la variation d’une quantité U + PV appelée enthalpie du système :
Q P = DH P avec H = U + PV d’où DH P = n C P DT
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 166 — #176
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travaux des forces extérieures) échangées par le système avec le milieu extérieur.
DE = DE m + DU = W + Q
Pour un système au repos, énergie cinétique et énergie potentielle ne varient pas, la
variation d’énergie du système se réduit alors à sa variation d’énergie interne :
DU = W + Q
Pour des états d’équilibre infiniment proches, le premier principe peut s’écrire sous
forme différentielle :
dU = dW + dQ
Exercice d’application 8.1 – Convention de signe
Au cours d’une transformation d’un système fermé, l’énergie interne augmente
de 60 kJ. Le système fournit au milieu extérieur un travail de 100 kJ. Calculez
la chaleur échangée par le système avec le milieu extérieur. Dans quel sens le
transfert thermique s’effectue-t-il ?
SOLUTION. Le premier principe dit DU = W + Q d’où Q = DU – W avec
DU = 60 kJ et W = – 100 kJ (négatif car cédé par le système) soit Q = 160 kJ. Le
système a reçu cette chaleur (Q > 0).
8.1.1 Énergie interne et enthalpie
L’énergie interne d’un corps dépend principalement de sa température mais aussi de
son volume : U = U (T,V). Cependant, lors d’une transformation à volume constant
d’un système gazeux en vase clos, le travail de forces de pression est nul. Le premier
principe implique que la chaleur échangée Q V est égale à la variation d’énergie interne
du système :
W V = 0 d’où Q V = DU V soit DU V = n C V DT
Par ailleurs, lors d’une transformation à pression constante, la chaleur échangée
est égale à :
Q P = DU P – W avec W = – P 0 DV soit Q P = DU P + P 0 DV
Q P = (U 2 – U 1 ) + P 0 (V 2 – V 1 ) = (U 2 + P 2 V 2 ) – (U 1 + P 1 V 1 ) = D (U + PV)
Comme P 0 = P 1 = P 2 , la chaleur échangée lors d’une transformation isobare représente la variation d’une quantité U + PV appelée enthalpie du système :
Q P = DH P avec H = U + PV d’où DH P = n C P DT
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