CHAPITRE 21 – SYSTÈME THERMODYNAMIQUE À L’ÉQUILIBRE
Remarque
Le pascal est une unité assez petite. On utilise souvent le bar : 1 bar = 1.10 5 Pa. Mais
il ne faut pas oublier que l’unité du Système International est le pascal.
La température est une grandeur mesurable à l’échelle macroscopique qui correspond à
l’énergie cinétique qu’ont les particules microscopiques constituant la matière dans leur mouvement désordonné d’agitation thermique. La mesure de la température est fondée sur le postulat que deux systèmes en contact et en équilibre thermodynamique (voir ci-dessous) ont
la même température. La température absolue T se définit à partir de la propriété des gaz
d’avoir un comportement de gaz parfait lorsque la pression tend vers 0 (voir ci-dessous). Elle
se mesure en kelvin, de symbole K. On utilise couramment les degrés Celsius, de symbole
˚C. Le lien entre la température T en kelvin et la température θ en degré Celsius est :
T = 273, 15 + θ .
c) Variables d’état d’un échantillon de corps pur
Pour donner la « taille » d’un échantillon de corps pur, on peut préciser sa masse. Il est parfois
plus intéressant de considérer sa quantité de matière n. Ces deux variables sont liées par la
relation :
n =
m
M
,
où M est la masse molaire. Finalement :
Les variables d’état d’un échantillon de corps pur dans une seule phase sont : la température T , la pression P, le volume V et la quantité de matière n ou la masse m.
Dans le cas d’un système fermé, les variables d’état n et m sont fixées et ne peuvent être
modifiées.
d) Variables extensives
Si l’on mélange deux volumes d’eau V identiques à la même température température T ,
on obtient un volume 2V d’eau à la température T . Le volume et la température sont des
variables de natures différentes : le volume est une variable extensive et la température une
variable intensive.
Une variable extensive est une variable X qui dépend de la taille du système.
Si l’on réunit deux systèmes Σ 1 et Σ 2 identiques caractérisés par les valeurs X Σ 1 = X Σ 2 ,
la valeur de X pour le système Σ 1 + Σ 2 est :
X Σ 1 +Σ 2 = X Σ 1 + X Σ 2 = 2X Σ 1 .
Le volume V , le nombre de particules microscopiques N, la quantité de matière n =
N
N A
qui
s’exprime en moles (unité du Système International de symbole mol) et la masse m sont des
variables d’état extensives.
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Remarque
Le pascal est une unité assez petite. On utilise souvent le bar : 1 bar = 1.10 5 Pa. Mais
il ne faut pas oublier que l’unité du Système International est le pascal.
La température est une grandeur mesurable à l’échelle macroscopique qui correspond à
l’énergie cinétique qu’ont les particules microscopiques constituant la matière dans leur mouvement désordonné d’agitation thermique. La mesure de la température est fondée sur le postulat que deux systèmes en contact et en équilibre thermodynamique (voir ci-dessous) ont
la même température. La température absolue T se définit à partir de la propriété des gaz
d’avoir un comportement de gaz parfait lorsque la pression tend vers 0 (voir ci-dessous). Elle
se mesure en kelvin, de symbole K. On utilise couramment les degrés Celsius, de symbole
˚C. Le lien entre la température T en kelvin et la température θ en degré Celsius est :
T = 273, 15 + θ .
c) Variables d’état d’un échantillon de corps pur
Pour donner la « taille » d’un échantillon de corps pur, on peut préciser sa masse. Il est parfois
plus intéressant de considérer sa quantité de matière n. Ces deux variables sont liées par la
relation :
n =
m
M
,
où M est la masse molaire. Finalement :
Les variables d’état d’un échantillon de corps pur dans une seule phase sont : la température T , la pression P, le volume V et la quantité de matière n ou la masse m.
Dans le cas d’un système fermé, les variables d’état n et m sont fixées et ne peuvent être
modifiées.
d) Variables extensives
Si l’on mélange deux volumes d’eau V identiques à la même température température T ,
on obtient un volume 2V d’eau à la température T . Le volume et la température sont des
variables de natures différentes : le volume est une variable extensive et la température une
variable intensive.
Une variable extensive est une variable X qui dépend de la taille du système.
Si l’on réunit deux systèmes Σ 1 et Σ 2 identiques caractérisés par les valeurs X Σ 1 = X Σ 2 ,
la valeur de X pour le système Σ 1 + Σ 2 est :
X Σ 1 +Σ 2 = X Σ 1 + X Σ 2 = 2X Σ 1 .
Le volume V , le nombre de particules microscopiques N, la quantité de matière n =
N
N A
qui
s’exprime en moles (unité du Système International de symbole mol) et la masse m sont des
variables d’état extensives.
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