Chapitre 1
Rappels de thermodynamique
Notre sens commun nous a donné l’habitude de parler de deux formes d’énergie macroscopique : le travail mécanique et la chaleur. Cette dernière est liée à la notion de
température qui est un paramètre macroscopique que nous connaissons tous. À notre
échelle, le travail et la chaleur sont deux manifestations différentes de l’énergie. Ainsi,
lorsque nous soulevons une valise, nous fournissons un certain travail, alors que si nous
chauffons de l’eau dans une casserole, nous fournissons de la chaleur au fluide contenu
dans le récipient. La thermodynamique est la branche de la physique dont le principal
but est de décrire les transformations entre ces deux formes d’énergie. C’est une science
qui s’applique aux corps macroscopiques. Ceux-ci sont à notre échelle et constitués d’un
grand nombre de particules. La thermodynamique essaie de décrire les propriétés de ces
corps, liées aux tranferts d’énergie thermique ou mécanique, sans faire appel à leur structure microscopique. Cette description utilise des variables macroscopiques, dites aussi
thermodynamiques, comme la température T, la pression P, le volume V, etc. La plupart
de ces variables ont été introduites grâce à l’observation de phénomènes physiques et
nous en avons tous une idée qualitative sinon quantitative.
1.1 DÉFINITIONS
On appelle système une partie de l’univers entourée par une surface fermée. Celle-ci, qui
peut être éventuellement fictive, n’est pas nécessairement fixe.
Exemple. Un gaz enfermé dans un ballon constitue un système. La paroi du ballon représente la
surface fermée. Selon la pression du gaz et la pression extérieure, la surface de l’enveloppe varie.
On peut également déformer cette surface en appuyant en un point particulier du ballon.
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.
Rappels de thermodynamique
Notre sens commun nous a donné l’habitude de parler de deux formes d’énergie macroscopique : le travail mécanique et la chaleur. Cette dernière est liée à la notion de
température qui est un paramètre macroscopique que nous connaissons tous. À notre
échelle, le travail et la chaleur sont deux manifestations différentes de l’énergie. Ainsi,
lorsque nous soulevons une valise, nous fournissons un certain travail, alors que si nous
chauffons de l’eau dans une casserole, nous fournissons de la chaleur au fluide contenu
dans le récipient. La thermodynamique est la branche de la physique dont le principal
but est de décrire les transformations entre ces deux formes d’énergie. C’est une science
qui s’applique aux corps macroscopiques. Ceux-ci sont à notre échelle et constitués d’un
grand nombre de particules. La thermodynamique essaie de décrire les propriétés de ces
corps, liées aux tranferts d’énergie thermique ou mécanique, sans faire appel à leur structure microscopique. Cette description utilise des variables macroscopiques, dites aussi
thermodynamiques, comme la température T, la pression P, le volume V, etc. La plupart
de ces variables ont été introduites grâce à l’observation de phénomènes physiques et
nous en avons tous une idée qualitative sinon quantitative.
1.1 DÉFINITIONS
On appelle système une partie de l’univers entourée par une surface fermée. Celle-ci, qui
peut être éventuellement fictive, n’est pas nécessairement fixe.
Exemple. Un gaz enfermé dans un ballon constitue un système. La paroi du ballon représente la
surface fermée. Selon la pression du gaz et la pression extérieure, la surface de l’enveloppe varie.
On peut également déformer cette surface en appuyant en un point particulier du ballon.
c
Dunod. La photocopie non autorisée est un délit.