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Thermodynamique Classique Quelques définitions utiles
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Thermodynamique Classique
http://hebergement.u-psud.fr/rmn/thermo/thermo.html
Julien Bobroff, Magistère de Physique d’Orsay
Tel : 01 69 15 53 36 email : julien.bob[email protected]
www.vulgarisation.fr
Thermodynamique Classique Quelques définitions utiles
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Thermodynamique Classique Quelques définitions utiles
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INTRODUCTION ...................................................................................................................................... 6
I.QUELQUES DEFINITIONS UTILES ......................................................................................... 7
A.LA LIMITE THERMODYNAMIQUE .................................................................................................. 8
B.EQUILIBRE THERMIQUE ET FONCTIONS D'ETAT .......................................................................... 8
C.GRANDEURS INTENSIVES ET EXTENSIVES ..................................................................................... 8
D.LES DIFFERENTS TYPES DE CONTRAINTES ................................................................................... 9
E.LES DIFFERENTES PAROIS : ........................................................................................................... 9
F.LES DIFFERENTES TRANSFORMATIONS ......................................................................................... 9
G.LES DIFFERENTS DIAGRAMMES .................................................................................................... 9
II.LES PRINCIPES ......................................................................................................................... 11
A.LE PREMIER PRINCIPE ................................................................................................................. 12
B.L’ENTROPIE ET LE SECOND PRINCIPE ......................................................................................... 18
C.RESUME DES EQUATIONS ET STRATEGIES .................................................................................. 38
III.TRANSFORMATIONS ET MACHINES THERMIQUES ................................................... 41
A.REVERSIBILITE ET PROCESSUS QUASISTATIQUES ...................................................................... 42
B.QUELQUES TRANSFORMATIONS TYPIQUES ................................................................................. 47
C.LES MACHINES THERMIQUES ...................................................................................................... 49
IV.POTENTIELS THERMODYNAMIQUES ............................................................................. 63
A.L’ENERGIE LIBRE DE HELMOLTZ F ............................................................................................ 64
B.LES TRANSFORMATIONS DE LEGENDRE ..................................................................................... 65
C.L’ENTHALPIE H ............................................................................................................................ 66
D.L’ENERGIE LIBRE DE GIBBS G (OU ENTHALPIE LIBRE) ............................................................. 67
E.L’ENERGIE LIBRE DE LANDAU OU GRAND POTENTIEL .......................................................... 68
F.RESUME ......................................................................................................................................... 69
G.RELATIONS DE MAXWELL ........................................................................................................... 69
V.LE GAZ PARFAIT ..................................................................................................................... 73
A.VITESSE DES MOLECULES DANS UN GAZ PARFAIT ..................................................................... 74
B.LOI DES GAZ PARFAITS ................................................................................................................. 77
C.ENERGIE INTERNE ....................................................................................................................... 79
D.COEFFICIENTS THERMIQUES POUR UN GAZ PARFAIT, UN LIQUIDE OU UN SOLIDE .................. 81
E.ENTROPIE ET EQUATION FONDAMENTALE ................................................................................. 82
VI.LES FLUIDES REELS .............................................................................................................. 85
A.GAZ NON PARFAIT : LE DEVELOPPEMENT DU VIRIEL ................................................................ 87
B.GAZ NON PARFAIT : MODELE DE VAN DER WAALS .................................................................... 90
C.LES DETENTES .............................................................................................................................. 91
D.LES LIQUIDES ................................................................................................................................ 98
Thermodynamique Classique Quelques définitions utiles
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VII.TRANSITIONS DE PHASE, EQUILIBRES ENTRE PHASES ........................................ 101
A.INSTABILITES .............................................................................................................................. 102
B.TRANSITIONS SOLIDE-LIQUIDE-VAPEUR ................................................................................... 104
C.LA CHALEUR LATENTE .............................................................................................................. 116
D.CLASSIFICATION DES TRANSITIONS DE PHASE ......................................................................... 118
E.PHENOMENES CRITIQUES .......................................................................................................... 119
VIII.DIFFUSION ET PHENOMENES DE TRANSPORT ....................................................... 123
A.DIFFUSION DE PARTICULES ....................................................................................................... 124
B.CONDUCTIVITE ELECTRIQUE .................................................................................................... 128
C.DIFFUSION DE CHALEUR ............................................................................................................ 129
D.VISCOSITE ................................................................................................................................... 130
E.EFFETS THERMOELECTRIQUES ................................................................................................. 131
IX.LES BASSES TEMPERATURES .......................................................................................... 139
A.LE TROISIEME PRINCIPE ............................................................................................................ 140
B.COMMENT ATTEINDRE LES BASSES TEMPERATURES ? ............................................................ 142
X.ELECTROMAGNETISME ET THERMODYNAMIQUE .................................................. 149
PROGRAMMES D'AGREGATION............................................................................................... 152
FORMULAIRE ................................................................................................................................. 160
BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................ 162
INDEX ................................................................................................................................................ 163
Thermodynamique Classique Quelques définitions utiles
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Comprendre les concepts de thermodynamique est vital pour le futur de l'humanité. La
crise énergétique à venir et les conséquences potentielles sur le climat nous obligent à
plus de créativité, d'innovations technologiques et scientifiques au plus haut niveau.
Cela veut dire que la thermodynamique est un domaine que les meilleurs cerveaux de
demain doivent apprendre à maîtriser dés aujourd'hui.
S.J. Blundell
Ce polycopié emprunte plusieurs figures et mêmes quelques phrases à des ouvrages indiqués dans la
bibliographie, en particulier celui de Gonczi et de Blundell, également au polycopié de Patick Puzo
sur la thermodynamique classique (2008). Qu'ils en soient ici vivement remerciés.
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