2 – LA THERMODYNAMIQUE ET LA THÉORIE DES VITESSES ABSOLUES
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L’état d’un système thermodynamique est décrit par un nombre restreint de
propriétés ou variables d’état qui sont caractéristiques du système au moment de la
mesure et sont indépendantes du chemin qu’a suivi le système pour atteindre cet
état. Certaines de ces propriétés sont des grandeurs intensives comme la température ou la concentration, alors que d’autres sont des grandeurs extensives comme le
volume, la masse ou l’énergie. Un système est dans un état défini lorsque toutes les
propriétés qui le caractérisent ont des valeurs définies. Différents types d’état
peuvent être définis. Selon que le système est traversé ou non par un flux de
matière ou d’énergie, on distingue :
l’état d’équilibre, si les propriétés du système sont indépendantes du temps et si
aucun flux de matière ou d’énergie ne traverse le système ;
l’état de non-équilibre stationnaire si le système est traversé par un flux de
matière ou d’énergie mais que les propriétés du système ne changent pas au cours
du temps ;
l’état de non-équilibre non-stationnaire si les échanges d’énergie et de matière
sont importants et rapides (c’est habituellement l’état du système pré-stationnaire
rencontré dans les études de cinétique rapide).
2.2.2. Un « processus » est un événement au cours duquel
une propriété du système change
L’état d’un système macroscopique à l’équilibre peut être défini par un nombre
restreint de propriétés. Si le système change d’état, son nouvel état est caractérisé par
un nouvel ensemble de propriétés et le passage d’un état à l’autre implique qu’une ou
plusieurs des propriétés du système varient. En thermodynamique, un processus est
défini comme la variation d’une des propriétés du système. Quand de la chaleur, du
travail ou de la matière sont échangés entre le système et son environnement, le
système évolue de son état d’équilibre initial vers un nouvel état d’équilibre.
Il faut distinguer les changements réversibles et les changements irréversibles. Un
processus réversible se déroule en passant par une succession d’états d’équilibre,
chacun différant du précédent par une modification infinitésimale d’une des
propriétés du système. Par contre, si le changement est opéré de manière brutale et
entraîne une grande variation d’une des propriétés, le processus est irréversible.
Considérons deux processus, l’un réversible et l’autre irréversible, caractérisés par
les mêmes états initiaux et finaux. D’une part, ces deux processus sont similaires
puisque les propriétés initiales et finales de chacun de ces systèmes sont identiques.
Par contre, ils sont différents parce que les quantités échangées de chaleur et de
travail au cours des ces deux processus sont différentes. La chaleur et le travail
dépendent du chemin suivi par le système au cours de sa transformation. Si le
processus est réversible, le système est constamment à l’équilibre et toutes les
propriétés restent uniformes pendant la réaction. Si le processus est irréversible,
certaines propriétés, comme la température ou la pression, ne sont pas uniformes
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L’état d’un système thermodynamique est décrit par un nombre restreint de
propriétés ou variables d’état qui sont caractéristiques du système au moment de la
mesure et sont indépendantes du chemin qu’a suivi le système pour atteindre cet
état. Certaines de ces propriétés sont des grandeurs intensives comme la température ou la concentration, alors que d’autres sont des grandeurs extensives comme le
volume, la masse ou l’énergie. Un système est dans un état défini lorsque toutes les
propriétés qui le caractérisent ont des valeurs définies. Différents types d’état
peuvent être définis. Selon que le système est traversé ou non par un flux de
matière ou d’énergie, on distingue :
l’état d’équilibre, si les propriétés du système sont indépendantes du temps et si
aucun flux de matière ou d’énergie ne traverse le système ;
l’état de non-équilibre stationnaire si le système est traversé par un flux de
matière ou d’énergie mais que les propriétés du système ne changent pas au cours
du temps ;
l’état de non-équilibre non-stationnaire si les échanges d’énergie et de matière
sont importants et rapides (c’est habituellement l’état du système pré-stationnaire
rencontré dans les études de cinétique rapide).
2.2.2. Un « processus » est un événement au cours duquel
une propriété du système change
L’état d’un système macroscopique à l’équilibre peut être défini par un nombre
restreint de propriétés. Si le système change d’état, son nouvel état est caractérisé par
un nouvel ensemble de propriétés et le passage d’un état à l’autre implique qu’une ou
plusieurs des propriétés du système varient. En thermodynamique, un processus est
défini comme la variation d’une des propriétés du système. Quand de la chaleur, du
travail ou de la matière sont échangés entre le système et son environnement, le
système évolue de son état d’équilibre initial vers un nouvel état d’équilibre.
Il faut distinguer les changements réversibles et les changements irréversibles. Un
processus réversible se déroule en passant par une succession d’états d’équilibre,
chacun différant du précédent par une modification infinitésimale d’une des
propriétés du système. Par contre, si le changement est opéré de manière brutale et
entraîne une grande variation d’une des propriétés, le processus est irréversible.
Considérons deux processus, l’un réversible et l’autre irréversible, caractérisés par
les mêmes états initiaux et finaux. D’une part, ces deux processus sont similaires
puisque les propriétés initiales et finales de chacun de ces systèmes sont identiques.
Par contre, ils sont différents parce que les quantités échangées de chaleur et de
travail au cours des ces deux processus sont différentes. La chaleur et le travail
dépendent du chemin suivi par le système au cours de sa transformation. Si le
processus est réversible, le système est constamment à l’équilibre et toutes les
propriétés restent uniformes pendant la réaction. Si le processus est irréversible,
certaines propriétés, comme la température ou la pression, ne sont pas uniformes