Thermo 1

I. DESCRIPTION D'UN SYSTÈME
THERMODYNAMIQUE
1.Pression dans un fluide
 La pression en un point d'un fluide au repos est un scalaire défini comme la
force par unité de surface qu'exercent ses molécules sur une surface
contenant ce point (paroi du système ou surface fictive dans le fluide).
 Unité : le pascal (Pa), unité usuelle : le bar (1 bar = 105 Pa)
 Définition cinétique de la pression
 dans un GPM : la pression est proportionnelle v*2 où v* est la vitesse
quadratique moyenne des atomes, donc à leur énergie cinétique
moyenne.
 La définition est conservée pour un GP quelconque mais v* est la
vitesse quadratique moyenne de translation des molécules.
 p est une grandeur intensive (une grandeur est intensive si elle a la même
valeur en tout point d'un système homogène)
2. Température
 Principe zéro de la thermodynamique : si deux systèmes sont en équilibre
thermique avec un troisième, ils sont en équilibre thermique entre eux. Ces
systèmes sont dits à la même température.
 Température absolue :
 Le thermomètre est une masse donnée d'un gaz quelconque.
 La grandeur thermométrique est la limite aux très faibles pressions du
produit pV à température fixée. Elle est indépendante du gaz utilisé !
 Le rapport des grandeurs thermométriques est égale aux rapport des
températures absolues T correspondantes.
 La température de référence permet de définir l'unité : le kelvin (K).
C'est la température du point triple de l'eau : on choisit Tréf = 273,16 K.
 Définition cinétique de la température
 dans un GPM : L'énergie cinétique d'un atome est proportionnelle à sa
température cinétique T.
 La définition est conservée pour un GP quelconque avec l'énergie
cinétique de translation des molécules.
 Echelle celcius : t = T -273,15
 T est une grandeur intensive.
3. Equation d'état des fluides
Le système considéré est formé d'une masse donnée d'un corps pur dans l'état
gazeux ou liquide. L'équation d'état est une relation entre pression, volume et
température.
a. GP
 Équation d'état du GP : pV=nRT

 On la démontre en utilisant les définitions cinétiques de T et p : on égale deux
expressions de l'énergie cinétique du gaz parfait.
b. Gaz réels
On utilise souvent l'équation d'état de Van der Waals pour décrire les gaz réels car
elle tient compte des défauts du gaz réel par rapport au gaz parfait : interactions
entre molécules et volume des molécules.
c. Coefficients thermoélastiques
 Coefficient de dilatation isobare α :
 il indique comment varie V quand on augmente T à p fixée.
 α >0 car sauf exception (eau entre 0 et 4 °C) V augmente si on
augmente T à p fixée.
 Coefficient de compressibilité isotherme ΧT :
 il indique comment varie V quand on augmente p à T fixée.
 ΧT>0 car V diminue si on augmente p à T fixée.
 Ordres de grandeur pour un gaz : α et ΧT sont proches des valeurs calculées
pour un GP soit α=1/T et ΧT=1/p.
d. Phases condensées
Les liquides et les solides sont peu dilatables et peu compressibles d'où un modèle
souvent utilisé en thermodynamique : modèle du fluide indilatable et incompressible
donc de volume constant.