2010-11.cours.03-premier-principe.thermo2016-11

Cours 3 : Premier Principe de la thermodynamique
1.1 Les 4 transformations de base
1.2 Le 1
er
Principe de la thermodynamique
1.2 Le 1
er
Principe de la thermodynamique
1.3 Implications du 1er principe
1.4 Enthalpie

3.1 Les 4 transformations de base
Transformation « isobare »
La pression du système reste constante lors de la transformation.
Transformation « isochore »
Le
volume
du système reste constant lors de la transformation.
Les transformations réelles, généralement complexes, peuvent se décomposées en
une succession de transformations élémentaires :
W = 0
Le
volume
du système reste constant lors de la transformation.
Transformation « isotherme »
La température du système reste constante lors de la transformation.
Transformation « adiabatique »
Aucune chaleur n’est échangée avec l’extérieur
(transformation rapide et/ou calorifugée)
L’intérêt de ces transformations : Expression simple de W, ou de Q, ou de W+Q.
Q = 0

3.2 Le 1er principe de la thermodynamique
1er principe : bilan énergétique ∆
∆∆
∆U12 = W12 + Q12
Le 1er principe exprime la conservation de l’énergie : Une variation
d’énergie interne est due à une apparition de chaleur et/ou de travail.
Remarque 1 : L’énergie interne U d’un système est une fonction d’état
U
1
Énergie interne du système dans l’état 1
∆
U
12
Variation
W1ou W2n’a aucun sens (contrairement à W12) , W n’est pas une fonction
d’état (un corps ne possède pas un travail). Idem pour la chaleur Q.
1
U2Énergie interne du système dans l’état 2
∆
U
12
Variation
d’énergie interne
La variation d’une fonction d’état est indépendante du chemin suivi,
elle ne dépend que de l’état initial et de l’état final
Fonctions d’état : T, m, V, nbre de moles, concentrations, …

3.2 Le 1er principe de la thermodynamique
Remarque 2 : L’énergie interne U d’un système est une variable extensive
Variation d’énergie interne de deux corps A et B ∆
∆∆
∆UA+B = ∆
∆∆
∆UA+ ∆
∆∆
∆UB
Variables extensives (proportionnelles à la quantité de matière): m, V…
Variables intensives : P, T …
Exercices 1 et 2
Remarques utiles pour les exercices :
•Pour une transformation adiabatique (Q12= 0) , on aura toujours
•Pour 2 transformations successives 1-2 puis 2-3 alors
∆U12 = W12
∆U13 = ∆U12 + ∆U23

Exercice 1 Chaleurs et travaux échangés avec l’extérieur
On effectue de 3 manières différentes, une compression qui amène du diazote N2(~air)
de l’état 1 à l’état 2.
État 1 : P1= P0= 1 bar et V1= 3 V0
État 2 : P2= 3 P0et V2= V0= 1 litre
La 1ère transformation est isochore puis isobare.
La 2
ème
transformation est isobare puis isochore.
1. Représenter les 3 transformations en coordonnées de Clapeyron.
2. Sachant que ∆
∆∆
∆U = CV∆
∆∆
∆T (gaz parfait) , calculer ∆
∆∆
∆U (variation d’énergie
interne entre les états 1 et 2).
3. Calculez les travaux échangés dans les 3 cas. Déduisez-en les chaleurs
échangées : sont-elles reçues ou évacuées ?
La 2
ème
transformation est isobare puis isochore.
La 3ème transformation est isotherme (PV = Cte).