8.1. Le premier principe de la thermodynamique
Pour une transformation quelconque, l’enthalpie d’un corps dépend à la fois de sa
température et de sa pression : H = H (T,P). Comme l’énergie interne, l’enthalpie est
une fonction d’état ayant la dimension d’une énergie (J).
Les transferts thermiques lors de transformations isochores permettent d’évaluer expérimentalement les variations d’énergie interne d’un système, alors que celles mesurées
lors de transformations isobares donnent accès aux variations d’enthalpie du système :
U et H ne sont donc définies qu’à une constante additive près.
Remarque
Pour les solides ou les liquides, le travail des forces de pression peut souvent être
négligé (états condensés peu compressibles : DV = 0), alors C V = C P d’où DU = DH
= n C DT .
8.1.2 Transformation adiabatique
Définition
Une transformation est dite adiabatique s’il n’y a aucun transfert thermique entre
le système et le milieu extérieur (le système est thermiquement isolé ou calorifugé).
Dans ces conditions Q = 0, le premier principe se réduit à DU = W.
Remarque
Bien faire la distinction entre transformation adiabatique (pas d’échange de chaleur
avec le milieu extérieur) et transformation isotherme (pas de variation de température
du système). Une transformation adiabatique implique que la température du système
varie (souvent très fortement) alors qu’une transformation isotherme n’est possible que
si elle échange de la chaleur avec le milieu extérieur afin de maintenir sa température
toujours constante.
8.1.3 Transformation cyclique
Une évolution cyclique se caractérise par un état final identique à l’état initial. La
variation d’énergie interne entre ces deux états est donc toujours nulle :
DU = U 1 – U 1 = 0 donc Q = – W
W > 0
W < 0
P
V
A
B
Cycle
ABA
W < 0
A
B
P
V
Compression
AB
P
V
Détente
BA
A
B
Figure 8.1 Travail des forces de pression lors d’un cycle
Le travail est représenté par l’aire du cycle dans un diagramme P (V ) : un cycle récepteur
(W > 0) correspond à un cycle décrit dans le sens trigonométrique, un cycle moteur
(W < 0) correspond au sens horaire. Le cycle arbitraire ABA dessiné ci-dessus est moteur.
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
167
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 167 — #177
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température et de sa pression : H = H (T,P). Comme l’énergie interne, l’enthalpie est
une fonction d’état ayant la dimension d’une énergie (J).
Les transferts thermiques lors de transformations isochores permettent d’évaluer expérimentalement les variations d’énergie interne d’un système, alors que celles mesurées
lors de transformations isobares donnent accès aux variations d’enthalpie du système :
U et H ne sont donc définies qu’à une constante additive près.
Remarque
Pour les solides ou les liquides, le travail des forces de pression peut souvent être
négligé (états condensés peu compressibles : DV = 0), alors C V = C P d’où DU = DH
= n C DT .
8.1.2 Transformation adiabatique
Définition
Une transformation est dite adiabatique s’il n’y a aucun transfert thermique entre
le système et le milieu extérieur (le système est thermiquement isolé ou calorifugé).
Dans ces conditions Q = 0, le premier principe se réduit à DU = W.
Remarque
Bien faire la distinction entre transformation adiabatique (pas d’échange de chaleur
avec le milieu extérieur) et transformation isotherme (pas de variation de température
du système). Une transformation adiabatique implique que la température du système
varie (souvent très fortement) alors qu’une transformation isotherme n’est possible que
si elle échange de la chaleur avec le milieu extérieur afin de maintenir sa température
toujours constante.
8.1.3 Transformation cyclique
Une évolution cyclique se caractérise par un état final identique à l’état initial. La
variation d’énergie interne entre ces deux états est donc toujours nulle :
DU = U 1 – U 1 = 0 donc Q = – W
W > 0
W < 0
P
V
A
B
Cycle
ABA
W < 0
A
B
P
V
Compression
AB
P
V
Détente
BA
A
B
Figure 8.1 Travail des forces de pression lors d’un cycle
Le travail est représenté par l’aire du cycle dans un diagramme P (V ) : un cycle récepteur
(W > 0) correspond à un cycle décrit dans le sens trigonométrique, un cycle moteur
(W < 0) correspond au sens horaire. Le cycle arbitraire ABA dessiné ci-dessus est moteur.
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