Exemple : compression ”quasi statique d’un gaz.
1 .2 ÊNONCÉ DU
Nous comprimons les n moles de gaz en disposant
PREMIER PRINCIPE.
progressivement sur le piston (supposé horizontal) des
L'ÉN ERGIE INTERN E
surcharges inniment petites dm (g. 10.3).‘
—
'
_
..
@
Le premier principe exprime que l’énergie ne
10-3
peut être créée ou détruite spontanément. On l’énonce
_
ainsi :
-
‘
Un système est dit isolé s’il n’échange pas
d’énergie avec le milieu extérieur.
dm
Le premier principe de la thermodynamique est
WII/[[]]…
donc le principe de la conservation de l’énergie.
.
.
‘
—
..
.
°
.
@
Conséquences : on pourra caractériser un sys.
°
.
'
—
_'
_
‘
—
tème par son énergie et l’évolution du système par la
.
'_ .°
_
'
°
,
.
_
'
-
_
variation de cette énergie.
'
-
_
°_
'
_
°
.
'
Cette grandeur, caractéristique d’un état donné
'
'
_
°
°
'
°
'
°
‘
du système, est une fonction d’état. On l’appelle énergie
Compression quasi statique d’un gaz
'
.
interne et on la désigne par la lettre U.
0
Ce qui importe, ce n’est pas la valeur absolue
La compression s’effectue très lentement et on
de U, mais sa variation A U. C’est A U qui chi"re l’évo,
peut connaître à chaque instant pression et volume
lution du système.
(par exemple) du système.
_
Pour un système thermodynamique constitué de
0
Une transformation est réversible si elle est
matière, l’énergie interne U comprend plusieurs termes
réalisable en sens inverse et si, dans les deux sens, elle
tels que les énergies cinétiqués et potentielles des moléa lieu d’une manière quasi statique.
cules et de leurs constituants. Mais on peut exprimer
L’expérience précédente serait réversible si, en
simplement U en utilisant la relation d’EINST‘EIN :
enlevant progressivement les surcharges dm, le piston
U :
_
remontait très lentement jusqu’à sa position initiale.
-
Cela n’est pas réalisable.
'
m étant la masse de matière du système, c la célérité de ‘
En fait, on doit considérer une transformation
la lumière. Par suite : AU :
.
'
réversible comme une opération idéale, impossible à‘
Cette valeur absolue de U, extrêmement élevée,
réaliser en toute rigueur. Les transformations réelles
n’a pas d’importance pratique. Devant U, ‘AU devient
sont irréversibles.
.
un
inniment petit, et Am n’est pas accessible à
Cependant, on a vu que dans un système donné,
l’expérience. On ne s’intéresse donc pas à la valeur
les variations des fonctions d’état ne dépendent pas
de U.
'
’
du chemin suivi. On peut donc imaginer que cette évoExemple : considérons à nouveau les n moles
lution suit un chemin réversible. Il est alors_facile de
de gaz enfermées dans un
de pompe. C’est un
_î déterminer les variations de ces fonctions d’état puis—
fait d’observation que de dire que ce système reste dans
'
qu’on les connaît à chaque instantau cours d’une
le même état sans intervention du milieu extérieur. En
transformation réversible.
'
-
_
eifet, pour que le piston se déplace — par exemple — il
*
.
.
faut que le gaz échange de l’énergie avec l’extérieur :
_
_
”
intervention de l’expérimentateur, chauffage, etc.
.
,
.
.
'
Supposons que la masse de gaz est : m =. 10 g =
_
_
-
'
-
.
'
10”2 kg.
-
_
-
'
1 .2 ÊNONCÉ DU
Nous comprimons les n moles de gaz en disposant
PREMIER PRINCIPE.
progressivement sur le piston (supposé horizontal) des
L'ÉN ERGIE INTERN E
surcharges inniment petites dm (g. 10.3).‘
—
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Le premier principe exprime que l’énergie ne
10-3
peut être créée ou détruite spontanément. On l’énonce
_
ainsi :
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Un système est dit isolé s’il n’échange pas
d’énergie avec le milieu extérieur.
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Le premier principe de la thermodynamique est
WII/[[]]…
donc le principe de la conservation de l’énergie.
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Conséquences : on pourra caractériser un sys.
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Compression quasi statique d’un gaz
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Ce qui importe, ce n’est pas la valeur absolue
La compression s’effectue très lentement et on
de U, mais sa variation A U. C’est A U qui chi"re l’évo,
peut connaître à chaque instant pression et volume
lution du système.
(par exemple) du système.
_
Pour un système thermodynamique constitué de
0
Une transformation est réversible si elle est
matière, l’énergie interne U comprend plusieurs termes
réalisable en sens inverse et si, dans les deux sens, elle
tels que les énergies cinétiqués et potentielles des moléa lieu d’une manière quasi statique.
cules et de leurs constituants. Mais on peut exprimer
L’expérience précédente serait réversible si, en
simplement U en utilisant la relation d’EINST‘EIN :
enlevant progressivement les surcharges dm, le piston
U :
_
remontait très lentement jusqu’à sa position initiale.
-
Cela n’est pas réalisable.
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m étant la masse de matière du système, c la célérité de ‘
En fait, on doit considérer une transformation
la lumière. Par suite : AU :
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réversible comme une opération idéale, impossible à‘
Cette valeur absolue de U, extrêmement élevée,
réaliser en toute rigueur. Les transformations réelles
n’a pas d’importance pratique. Devant U, ‘AU devient
sont irréversibles.
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inniment petit, et Am n’est pas accessible à
Cependant, on a vu que dans un système donné,
l’expérience. On ne s’intéresse donc pas à la valeur
les variations des fonctions d’état ne dépendent pas
de U.
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du chemin suivi. On peut donc imaginer que cette évoExemple : considérons à nouveau les n moles
lution suit un chemin réversible. Il est alors_facile de
de gaz enfermées dans un
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_î déterminer les variations de ces fonctions d’état puis—
fait d’observation que de dire que ce système reste dans
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faut que le gaz échange de l’énergie avec l’extérieur :
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