chapitre 1 - sos physique

BREF HISTORIQUE DE LA THERMODYNAMIQUE
La Thermodynamique est une branche jeune de la Physique puisqu’elle s’est développée seulement au début du XIXème siècle, bien après l’Optique et la Mécanique.
La naissance de la Thermodynamique est directement liée à la mise au point et à l’amélioration des machines à vapeur, apparues au XVIIème siècle avec le physicien français Denis Papin (1647­1714), qui ne parvint pas à leur donner une dimension industrielle, et développées surtout par l’ingénieur et mécanicien écossais James Watt (1736­1819), dont les inventions se répandirent rapidement dans toute l’industrie britannique puis européenne.
Officier de réserve, fils d’un général «organisateur de la victoire» de l’an II de la République, ancien élève de la jeune École Polytechnique, Nicolas Sadi Carnot (1796­1832) publie en 1824 le premier ouvrage de thermodynamique théorique et pratique qui est précisément consacré à ces machines à vapeur; il s’agit des Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance.
Initialement ignoré de la communauté scientifique, l’ouvrage de Carnot sera redécouvert par Emile Clapeyron (1799­1864) en 1834 et contribuera au développement d’une nouvelle branche de la science, avec le physicien anglais James Joule (1818­1889) et le physicien allemand Robert Von Mayer (1814­1878), auteurs des premiers énoncés du premier principe de la Thermodynamique, celui de conservation de l’énergie.
Ultérieurement, le prussien Rudolf Clausius (1822­1888) et le britannique William Thomson, Lord Kelvin (1824­1907) énoncèrent, à peu près en même temps, le second principe de la Thermodynamique ou principe d’évolution.
A cette discipline consacrée à l’étude des échanges d’énergie thermique, on doit aussi associer les noms de l’allemand Hermann Von Helmholtz (1821­1894), de l’écossais James Maxwell (1831­
1879) et de l’allemand Ludwig Boltzmann (1844­1906), qui généralisèrent bon nombre d’approches thermodynamiques à tous les systèmes macroscopiques, fondant la Physique statistique ou Thermodynamique statistique, qui se trouve aujourd’hui au cœur de développements fondamentaux de nombreuses autres branches de la connaissance scientifique, de la Physique et la Chimie à la Biologie et à l’Informatique.
C’est en 1875 que Gibbs (1839­1903) établit les fondements de la thermodynamique chimique : fonction G, potentiel chimique, règle des phases...
Le début du XXème siècle voit la naissance de la mécanique quantique : Planck (1858­1947) quantifie les échanges entre le rayonnement et la matière pour interpréter le rayonnement du corps noir. Ses travaux amèneront ultérieurement les physiciens à considérer le rayonnement comme un gaz de photons.
La fonction entropie est l’objet d’étude de Nernst (1864­1941) qui énonce en 1906 le troisième principe de la thermodynamique.
Puis Prigogine (né en 1917) développe le concept de production d’entropie et analyse la thermodynamique hors d’équilibre tandis que Shannon (né en 1916) et Brillouin (1889­1969) donnent une interprétation très générale de l’entropie comme mesure de l’information manquante.
d’après P. Roux et J.P. Seigne, Thermodynamique M.P., éditions ellipses
et Gié, Sarmant, Olivier et More, Physique Spé, éditions Tec et Doc