1 • Les deux principes
de la thermodynamique
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1.2 Le premier principe
de la thermodynamique
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Le sens physique de la fonction d’état énergie E est qu’elle représente
toute l’énergie du système thermodynamique dans un état thermodynamique donné. Cette énergie peut être décomposée en trois parties :
– l’énergie cinétique E cin correspond au déplacement macroscopique des
éléments du système thermodynamique (mais n’incluant pas l’agitation moléculaire);
– l’énergie potentielle E pot globale des éléments du système (mais
n’incluant pas l’énergie potentielle atomique ou moléculaire);
– l’énergie interne U qui regroupe toutes les autres énergies non comprises dans les deux précédentes :
E = U + E cin + E pot
[1.11]
En différentiant, on obtient :
dE = dU + dE cin + dE pot
[1.12]
où toutes les différentielles sont des différentielles exactes.
Le premier principe de la thermodynamique peut donc s’écrire :
δQ = dU + dE cin + dE pot – δW
[1.13]
L’énergie cinétique du système est simplement donnée par :
[1.14]
où m i est la masse d’un sous-système i animé de la vitesse . La décomposition doit être effectuée sur l’ensemble des sous-ensembles de vitesses
différentes.
L’énergie potentielle due à la force de gravité est de même donnée par :
[1.15]
où m j est la masse du sous-système j placé au point d’altitude z j dans le
champ de la gravité g.
Les énergies cinétique, potentielle et interne sont des grandeurs extensives
car elles dépendent de la masse du système. On définit des énergies
2
cin
1 ˆ
2
i i
i
E
mV
= Â
ˆ
i
V
pot
j
j
j
E
m gz
= Â