8.3. Application aux gaz parfaits
L’étude des transformations irréversibles est ainsi possible en utilisant n’importe
quelle transformation réversible (en général fictive) faisant passer le système du même
état initial au même état final.
8.2.4 Notion de source de chaleur (ou source thermique)
Définition
Une source de chaleur est un système qui n’échange de l’énergie que par transfert
thermique.
Lorsqu’une source de chaleur est un milieu de grande dimension (lac, atmosphère...)
devant celle du système, la température de ce milieu n’est alors quasiment plus affectée
par les échanges thermiques. La température d’une telle source de chaleur reste uniforme
(on parle alors de thermostat), les évolutions y sont alors considérées comme réversibles.
Sa variation d’entropie s’exprime simplement :
DS (source) =
Q (source)
T source
De plus, en raison de la conservation de l’énergie (premier principe), on a : Q (source)
= – Q (système). L’entropie d’échange d’un système en contact avec une source de
chaleur à température constante est donc :
S e =
Q (syst)
T source
Remarque
Comme la variation d’entropie du système dépend du sens des transferts thermiques,
on a DS (syst) > 0 si Q > 0 et DS (syst) < 0 si Q < 0.
8.3 APPLICATION AUX GAZ PARFAITS
8.3.1 Capacités thermiques des gaz parfaits
L’énergie interne et l’enthalpie d’un gaz parfait ne dépendent que de la température (ces
deux propriétés sont connues sous le nom de « lois de Joule »). Les expressions de la
variation d’énergie interne à volume constant et de la variation d’enthalpie à pression
constante se généralisent pour toutes les transformations :
DU = n C V DT et DH = n C P DT
En dérivant l’expression de l’enthalpie par rapport à la température, on a :
H = U + PV = U + nRT soit
dH
dT
=
dU
dT
+ n R
Or dH = n C P dT et dU = n C V dT d’où C P - C V = R
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
171
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 171 — #181
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L’étude des transformations irréversibles est ainsi possible en utilisant n’importe
quelle transformation réversible (en général fictive) faisant passer le système du même
état initial au même état final.
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Définition
Une source de chaleur est un système qui n’échange de l’énergie que par transfert
thermique.
Lorsqu’une source de chaleur est un milieu de grande dimension (lac, atmosphère...)
devant celle du système, la température de ce milieu n’est alors quasiment plus affectée
par les échanges thermiques. La température d’une telle source de chaleur reste uniforme
(on parle alors de thermostat), les évolutions y sont alors considérées comme réversibles.
Sa variation d’entropie s’exprime simplement :
DS (source) =
Q (source)
T source
De plus, en raison de la conservation de l’énergie (premier principe), on a : Q (source)
= – Q (système). L’entropie d’échange d’un système en contact avec une source de
chaleur à température constante est donc :
S e =
Q (syst)
T source
Remarque
Comme la variation d’entropie du système dépend du sens des transferts thermiques,
on a DS (syst) > 0 si Q > 0 et DS (syst) < 0 si Q < 0.
8.3 APPLICATION AUX GAZ PARFAITS
8.3.1 Capacités thermiques des gaz parfaits
L’énergie interne et l’enthalpie d’un gaz parfait ne dépendent que de la température (ces
deux propriétés sont connues sous le nom de « lois de Joule »). Les expressions de la
variation d’énergie interne à volume constant et de la variation d’enthalpie à pression
constante se généralisent pour toutes les transformations :
DU = n C V DT et DH = n C P DT
En dérivant l’expression de l’enthalpie par rapport à la température, on a :
H = U + PV = U + nRT soit
dH
dT
=
dU
dT
+ n R
Or dH = n C P dT et dU = n C V dT d’où C P - C V = R
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