Primeiro Princípio da Termodinâmica: Apresentação L1

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Hélène AGEORGES
Le premier principe de la thermodynamique
1
Le premier principe
de la thermodynamique
Hélène AGEORGES
I – Echanges de travail et de chaleur entre
un système et l’extérieur
II – Energie interne
III - Le Premier Principe
IV
–
Application aux gaz parfaits
Chapitre 2
Énergétique I
Licence L1 – S1
Hélène AGEORGES
Le premier principe de la thermodynamique
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I. Echanges de travail et de chaleur entre un système
et le milieu extérieur
1. Le travail des forces de pression extérieures
1.1 Définition
P = 
Travail élémentaire fourni par l’opérateur
AB
Fext
dl
gaz
PdVPSdldlF
ext
−==== dl.FδW
ext
=Pext S dl =- Pext dV
Soit un gaz occupant le corps d’un cylindre

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Le premier principe de la thermodynamique
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Ce qu’il faut retenir
Le travail échangé au cours de la transformation de l’état 1 à l’état 2
 δ
   !
!
!
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1.2 Convention de signe
système
W > 0
W < 0
dV > 0 δW < 0 W < 0 cas d’un gaz qui effectue une détente
dV < 0 δW > 0 W > 0 cas d’un gaz qui effectue une compression
On se place toujours du point de vue du système
     !
!
!

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Ce qu’il faut retenir
au cours d’une détente W < 0
au cours d’une compression W > 0
On se place toujours du point de vue du système
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1.3 Calcul de la quantité de travail échangée pour des transformations
particulières lorsque le gaz étudié est un gaz parfait
=
2
1
12
dV P- W
Pour une transformation isochore, V = Cste dV = 0
W12 = 0
Pour une transformation isobare, P = Cste = P0
=2
1
V
VdV P -
[
]
V
P -
2
1
V
V
=
(
)
12 V - V P -
=
0 dV P δW
=
−
=
Transformation isochore
Transformation isobare
00 0

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Transformation isotherme
à chaque instant on a : P V = n R T
On fait subir à n moles de gaz parfait une transformation isotherme,
T = Cste = T0
n moles
G.P.
V1
V2
⇔
V
RTn
P=
dV P δW
−
=
dV
V
RTn
−=
=
2
1
12
dV
V
RTn
- W
=
2
1
V
V
V
dV
T Rn -
1
2
12
V
V
Ln T Rn - W =
00
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1.4 Représentation du travail dans le diagramme de Clapeyron : P = f(V)
Représentation de quelques transformations
dans le diagramme de Clapeyron : P = f(V)
Transformation isobare Transformation isochore
Préambule :

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P V = n R T = Cste
Transformation isotherme
Équation d’une hyperbole
 "#$
!
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Représentation du travail dans le diagramme de Clapeyron : P = f(V)
La valeur absolue du travail est
donnée par l’aire sous l’arc AB.
A
P
PA
PB
VBV
VA
BLe travail représente la surface
hachurée.
si on va de A vers B , VB> VA, on a une détente WAB < 0
si on va de B vers A , VA< VB, on a une compression WBA > 0