2. Expression du travail contre les forces de pression
Rappelons que la pression est donnée par le rapport de la force sur l’aire de la surface
sur laquelle elle s’exerce. Un piston de surface S maintient un gaz dans un cylindre
de volume V. A l’équilibre, le gaz exerce une pression p donc une force F = pS sur le
piston, conséquence des collisions des particules sur le piston, qui équilibre les forces
extérieures
dues par exemple à la pression atmosphérique et, éventuellement, au
poids du piston.
F\
F, ext
d/
V .
O
Déplacement d’un piston sous l’action d’une force
Lorsqu’on exerce une force extérieure sur le piston, celui-ci se déplace de d/. Le travail
échangé est de la forme :
ôw I = I Fàl I = I pSàl I = I pdV I
en joule avec p en Pa et dV en mV )
Ф
U
Ф
X
Ul
■a
O
c
D
û
Ю
t H
O
Г М
©
XI
ai
>Q .
O
U
Il y a donc échange de travail entre le système et le milieu extérieur si le volume du
système varie (négligeable pour les solides et les liquides que l’on suppose incompressibles).
Ш Cas d’une détente
Le volume V augmente, donc d V est positif. Le système délivre de l’énergie mécanique
car il agit contre les forces de pression p^^^. Il y a fourniture de travail par le système
(< 0) ôw = -p,,tdV .
Ainsi, dans le cas d ’une réaction chimique expérimentale qui engendre des gaz dans
les produits (ou pour laquelle il existe une augmentation du nombre de moles gazeuses
lors de la réaction), il faut tenir compte d’un travail d’expansion qui s’exerce contre la
pression atmosphérique lorsque la transformation s’effectue à l’air libre. Finalement, le
travail total pour passer du volume V, au volume V2 est donné par :
L’équation d ’état des gaz parfaits peut être utilisée pour caractériser le gaz.
M Cas d’une compression
Le volume V diminue, donc d V est négatif. Le système reçoit de l’énergie mécanique,
du travail (appelé aussi de compression) et l’énergie interne croît (quantité positive)
5w = -p „,d V .
Notons que d ’autres formes de travail (Ôw^,, travail additionnel) sont aussi rencontrées, comme le travail électrique (U^dq, avec
le potentiel électrique et dq la variation de charge).
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Rappelons que la pression est donnée par le rapport de la force sur l’aire de la surface
sur laquelle elle s’exerce. Un piston de surface S maintient un gaz dans un cylindre
de volume V. A l’équilibre, le gaz exerce une pression p donc une force F = pS sur le
piston, conséquence des collisions des particules sur le piston, qui équilibre les forces
extérieures
dues par exemple à la pression atmosphérique et, éventuellement, au
poids du piston.
F\
F, ext
d/
V .
O
Déplacement d’un piston sous l’action d’une force
Lorsqu’on exerce une force extérieure sur le piston, celui-ci se déplace de d/. Le travail
échangé est de la forme :
ôw I = I Fàl I = I pSàl I = I pdV I
en joule avec p en Pa et dV en mV )
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U
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Il y a donc échange de travail entre le système et le milieu extérieur si le volume du
système varie (négligeable pour les solides et les liquides que l’on suppose incompressibles).
Ш Cas d’une détente
Le volume V augmente, donc d V est positif. Le système délivre de l’énergie mécanique
car il agit contre les forces de pression p^^^. Il y a fourniture de travail par le système
(< 0) ôw = -p,,tdV .
Ainsi, dans le cas d ’une réaction chimique expérimentale qui engendre des gaz dans
les produits (ou pour laquelle il existe une augmentation du nombre de moles gazeuses
lors de la réaction), il faut tenir compte d’un travail d’expansion qui s’exerce contre la
pression atmosphérique lorsque la transformation s’effectue à l’air libre. Finalement, le
travail total pour passer du volume V, au volume V2 est donné par :
L’équation d ’état des gaz parfaits peut être utilisée pour caractériser le gaz.
M Cas d’une compression
Le volume V diminue, donc d V est négatif. Le système reçoit de l’énergie mécanique,
du travail (appelé aussi de compression) et l’énergie interne croît (quantité positive)
5w = -p „,d V .
Notons que d ’autres formes de travail (Ôw^,, travail additionnel) sont aussi rencontrées, comme le travail électrique (U^dq, avec
le potentiel électrique et dq la variation de charge).
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