Chapitre 1
19
Quelle est l’énergie fournie au ressort sous forme de travail pendant la
compression ?
Le travail effectué s’obtient encore et toujours avec l’équation 1/11,
í µí± A→B = − ∫
B
A (14⋅10 3 −12⋅10 3 í µí± 0,3 ) dí µí± = −10 3
[ 14 í µí± −
1
0,3+1 12 í µí± 0,3+1
]
0,05
0,3
=
−10 3 (0,5121 − 2,2703) = +1,7582 ⋅ 10 3 J = +1,758 kJ.
Les ressorts possédant une telle caractéristique sont à spires progressives : très souples au départ, mais augmentant rapidement en
dureté. Ils sont souvent utilisés dans les suspensions d’automobiles.
Nous verrons au chapitre 2 (les systèmes fermés) que les gaz ont une
caractéristique similaire.
1.4 La chaleur
1.4.1 La température
Nous définissons temporairement la température comme étant le potentiel
d’un corps à fournir ou recevoir de la chaleur.
La température d’un corps est une grandeur qui indique son niveau d’excitation interne. Plus ses molécules possèdent d’énergie cinétique, avec des
vitesses de direction différente, et plus sa température sera grande.
Lorsque les molécules constituant un corps sont parfaitement immobiles les
unes par rapport aux autres, le corps n’a plus de vibration interne : cet état
définit la température zéro. À l’inverse, l’échelle de température est ouverte
vers l’infini. On ne définit pas de point de température maximale.
On ne peut pas mesurer simplement « l’énergie cinétique moyenne des
molécules » d’un corps et il s’ensuit qu’il est très difficile de définir rigoureusement une échelle de température (par exemple, ce que représente une
température « deux fois plus grande »). Nous reviendrons sur la notion
même de température au chapitre 4 (le gaz parfait) et nous la définirons tout
à fait au chapitre 7 (le second principe). Nous admettrons, dans cette attente,
la définition donnée plus haut.
La température se mesure en kelvins (K), sur une échelle créée pour les
besoins de la thermodynamique et fort peu modestement qualifiée d’absolue.
L’étudiant/e aura probablement l’habitude d’utiliser une échelle en degrés
Celsius ( ◦ C). Elle précède l’échelle absolue en kelvins, mais a été habilement
redéfinie et synchronisée avec cette dernière en 1848. 1 Il suffit de soustraire 273,15 unités à une température absolue (en kelvins) pour lire une
température en degrés Celsius :
í µí± (
◦ C) ≡ í µí± (K) − 273, 15
(1/12)
Les puristes remarqueront que l’unité est nommée kelvin et non « degré Kelvin ». Quelques températures indicatives sont recensées dans le tableau 1.1.
1 Nous aurons l’occasion d’étudier cette astucieuse manipulation au chapitre 7
(le second principe) (§7.4 p. 194).
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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Quelle est l’énergie fournie au ressort sous forme de travail pendant la
compression ?
Le travail effectué s’obtient encore et toujours avec l’équation 1/11,
í µí± A→B = − ∫
B
A (14⋅10 3 −12⋅10 3 í µí± 0,3 ) dí µí± = −10 3
[ 14 í µí± −
1
0,3+1 12 í µí± 0,3+1
]
0,05
0,3
=
−10 3 (0,5121 − 2,2703) = +1,7582 ⋅ 10 3 J = +1,758 kJ.
Les ressorts possédant une telle caractéristique sont à spires progressives : très souples au départ, mais augmentant rapidement en
dureté. Ils sont souvent utilisés dans les suspensions d’automobiles.
Nous verrons au chapitre 2 (les systèmes fermés) que les gaz ont une
caractéristique similaire.
1.4 La chaleur
1.4.1 La température
Nous définissons temporairement la température comme étant le potentiel
d’un corps à fournir ou recevoir de la chaleur.
La température d’un corps est une grandeur qui indique son niveau d’excitation interne. Plus ses molécules possèdent d’énergie cinétique, avec des
vitesses de direction différente, et plus sa température sera grande.
Lorsque les molécules constituant un corps sont parfaitement immobiles les
unes par rapport aux autres, le corps n’a plus de vibration interne : cet état
définit la température zéro. À l’inverse, l’échelle de température est ouverte
vers l’infini. On ne définit pas de point de température maximale.
On ne peut pas mesurer simplement « l’énergie cinétique moyenne des
molécules » d’un corps et il s’ensuit qu’il est très difficile de définir rigoureusement une échelle de température (par exemple, ce que représente une
température « deux fois plus grande »). Nous reviendrons sur la notion
même de température au chapitre 4 (le gaz parfait) et nous la définirons tout
à fait au chapitre 7 (le second principe). Nous admettrons, dans cette attente,
la définition donnée plus haut.
La température se mesure en kelvins (K), sur une échelle créée pour les
besoins de la thermodynamique et fort peu modestement qualifiée d’absolue.
L’étudiant/e aura probablement l’habitude d’utiliser une échelle en degrés
Celsius ( ◦ C). Elle précède l’échelle absolue en kelvins, mais a été habilement
redéfinie et synchronisée avec cette dernière en 1848. 1 Il suffit de soustraire 273,15 unités à une température absolue (en kelvins) pour lire une
température en degrés Celsius :
í µí± (
◦ C) ≡ í µí± (K) − 273, 15
(1/12)
Les puristes remarqueront que l’unité est nommée kelvin et non « degré Kelvin ». Quelques températures indicatives sont recensées dans le tableau 1.1.
1 Nous aurons l’occasion d’étudier cette astucieuse manipulation au chapitre 7
(le second principe) (§7.4 p. 194).
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen