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Chapitre 4
4.4.3 Évolutions à volume constant
Il est possible de chauffer ou refroidir un gaz en maintenant son volume
constant (figure 4.8). Une évolution à volume constant est dite isochore.
• Avec un système fermé, nous pouvons chauffer ou refroidir un gaz dans
un réservoir fixe et fermé. C’est le cas par exemple pendant la phase de
combustion (« explosion ») dans un moteur à essence.
• Avec un système ouvert, la manipulation est plus complexe. Nous devons compresser le gaz pendant qu’on le réchauffe pour éviter que son
volume n’augmente ; À l’inverse, pendant un refroidissement, il faut le
détendre pour éviter que son volume ne baisse. Cette manipulation n’a
pas d’application pratique courante.
Lorsque le volume spécifique d’un gaz parfait est constant, ses propriétés
varient selon la relation
𝑇
𝑝
= constante
(4/20)
En système fermé, nous avons 𝑞 1→2 + 𝑤 1→2 = Δ𝑢 et, si l’évolution est réversible, la chaleur et le travail peuvent être facilement reliés à la température.
Le volume ne variant pas, le travail est bien sûr nul :
𝑤 1→2 = − ∫
2
1
𝑝 d𝑣
𝑤 1→2 = 0
(4/21)
lors d’une évolution réversible à volume constant, en système fermé.
Figure 4.8 – Évolution à volume constant (isochore) d’un gaz parfait. En système
fermé (à gauche), le volume est bloqué et aucun travail n’est effectué. En système
ouvert (à droite), on doit comprimer le gaz pendant qu’on le chauffe et le détendre
pendant qu’on le refroidit, pour pouvoir maintenir le volume spécifique constant.
Schéma CC-0 Olivier Cleynen
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen