Thermodynamique 1

1!
Thermodynamique!
v6!
10!

2!
Chaleur!
Historiquement, on a considéré longtemps la "chaleur"!
comme un fluide qui passait d'un corps à un autre.!
Aujourd'hui, "flux de chaleur" est synonyme de "flux!
d'énergie". !
La quantité d'énergie transférée sera appelée "chaleur".!
!
La thermodynamique est née des tentatives de convertir!
la chaleur en travail, par des machines thermiques.!
Joule avait mesuré dans un "calorimètre" l'augmentation!
de température d'un liquide qui était brassé par un petit!
moulin. Il avait donc déterminé l'équivalence entre travail!
mécanique et "chaleur". !

3!
Buts et principes de la
thermodynamique!
La thermodynamique cherche à décrire les échanges!
de chaleur et de travail entre systèmes.!
Elle se base sur 3 principes qui expriment:!
!
I La conservation de l'énergie!
!
II L'impossibilité de transformer toute la "chaleur"!
d'un réservoir en travail.!
L'évolution d'un système est dans le sens ordre → désordre.!
!
III Plus un corps est froid, plus il est difficile à refroidir.!
On ne peut pas arriver au zéro absolu.!

4!
Travail sur un fluide!
Considérons un fluide compressible (ex.: air).!
On fournit du travail W au système en agissant sur un piston!
(ex.: pompe à vélo). Si on laisse ensuite le fluide libre,!
il restitue alors une partie de ce travail au monde extérieur.!
En thermodynamique, on a la convention suivante:!
W>0 quand c'est le système qui produit du travail.!
La force exercée par le gaz!
sur le piston de surface S est!
F = SP, où P est la pression.!
Si le piston se déplace d'une petite longueur δx, le travail!
correspondant sera !δW = δx F = δx S P = δV P!
où δV est le (petit) changement de volume. Lors de cette!
transformation, on néglige le changement de pression... !
P!
S!

5!
Travail sur un fluide .2!
Si l'on connaît comment P varie avec V, on peut calculer!
le travail total pour une transformation finie entre les volumes!
initial et final:!
!
W=P(V)dV
Vi
Vf
"
P!
V!
Vi!Vf!
Pi!
Pf!
Le travail est donné par l'aire!
en-dessous des courbes. !
Vf!Vi!
V!
Pf!
Pi!
Vf >Vi W>0!
le système fait du travail!
!
Vf<Vi W<0!
le système reçoit du travail!