SYSTÈME THERMODYNAMIQUE, VARIABLES D’ÉTAT
On s’intéresse ensuite aux différents échanges (matière, énergie...) entre le système et l’extérieur.
Un système fermé est un système qui n’échange pas de matière avec l’extérieur. Dans
le cas contraire on parle de système ouvert.
Dans le cas d’un système fermé, rien, ni matière, ni énergie, ne traverse la surface de contrôle.
Exemple
On prend pour système l’air contenu dans la chambre à air d’un pneu. La surface de
contrôle est la surface intérieure de la chambre à air. C’est un système ouvert pendant
qu’on gonfle le pneu. C’est un système fermé quand la voiture roule. En cas de crevaison, c’est un système ouvert !
2.2 Variables d’état
a) Définition
Les variables d’état sont les grandeurs macroscopiques permettant de définir l’état
d’un système thermodynamique.
Ce sont les grandeurs physiques que l’on peut définir et mesurer pour le système. Parmi ces
grandeurs, il y a d’abord les grandeurs mécaniques, masse du système m, volume du système
V , vitesse macroscopique qui sont définissable indépendamment de la nature moléculaire de
la matière. La thermodynamique utilise deux variables d’états, pression P et la température
T qui n’existent pas en mécanique, et sont issues de phénomènes à l’échelle microscopique.
b) Pression et température
La pression mesure à l’échelle macrocospique l’effet des chocs des molécules en mouvement
sur la paroi d’un récipient ou la membrane sensible d’un capteur de pression. Par leurs chocs,
les molécules exercent une force sur la paroi. Cette force fluctue et on ne mesure, à l’échelle
macroscopique, que sa valeur moyenne (comme dans le cas des billes ci-dessus). Cette force
est la force de pression. Elle est orthogonale à la surface, dirigée vers l’intérieur de la paroi
et de norme proportionnelle à la surface. On définit la pression ainsi :
Un fluide en contact avec une paroi solide plane de
surface S exerce sur celle-ci une force :
− →
F = PS − → n ,
où P est la pression du fluide et − → n le vecteur orthogonal à la paroi dirigée vers l’intérieur de celle-ci.
La pression se mesure en pascal, de symbole Pa :
1 Pa = 1 N·m −2 .
− →
F = PS − → n
fluide
− → n
solide
surface S
759
On s’intéresse ensuite aux différents échanges (matière, énergie...) entre le système et l’extérieur.
Un système fermé est un système qui n’échange pas de matière avec l’extérieur. Dans
le cas contraire on parle de système ouvert.
Dans le cas d’un système fermé, rien, ni matière, ni énergie, ne traverse la surface de contrôle.
Exemple
On prend pour système l’air contenu dans la chambre à air d’un pneu. La surface de
contrôle est la surface intérieure de la chambre à air. C’est un système ouvert pendant
qu’on gonfle le pneu. C’est un système fermé quand la voiture roule. En cas de crevaison, c’est un système ouvert !
2.2 Variables d’état
a) Définition
Les variables d’état sont les grandeurs macroscopiques permettant de définir l’état
d’un système thermodynamique.
Ce sont les grandeurs physiques que l’on peut définir et mesurer pour le système. Parmi ces
grandeurs, il y a d’abord les grandeurs mécaniques, masse du système m, volume du système
V , vitesse macroscopique qui sont définissable indépendamment de la nature moléculaire de
la matière. La thermodynamique utilise deux variables d’états, pression P et la température
T qui n’existent pas en mécanique, et sont issues de phénomènes à l’échelle microscopique.
b) Pression et température
La pression mesure à l’échelle macrocospique l’effet des chocs des molécules en mouvement
sur la paroi d’un récipient ou la membrane sensible d’un capteur de pression. Par leurs chocs,
les molécules exercent une force sur la paroi. Cette force fluctue et on ne mesure, à l’échelle
macroscopique, que sa valeur moyenne (comme dans le cas des billes ci-dessus). Cette force
est la force de pression. Elle est orthogonale à la surface, dirigée vers l’intérieur de la paroi
et de norme proportionnelle à la surface. On définit la pression ainsi :
Un fluide en contact avec une paroi solide plane de
surface S exerce sur celle-ci une force :
− →
F = PS − → n ,
où P est la pression du fluide et − → n le vecteur orthogonal à la paroi dirigée vers l’intérieur de celle-ci.
La pression se mesure en pascal, de symbole Pa :
1 Pa = 1 N·m −2 .
− →
F = PS − → n
fluide
− → n
solide
surface S
759