chapitre 1 - sos physique

BREF HISTORIQUE DE LA THERMODYNAMIQUE
La Thermodynamique est une branche jeune de la Physique puisqu’elle s’est développée
seulement au début du XIXème siècle, bien après l’Optique et la Mécanique.
La naissance de la Thermodynamique est directement liée à la mise au point et à l’amélioration
des machines à vapeur, apparues au XVIIème siècle avec le physicien français Denis Papin (1647-1714),
qui ne parvint pas à leur donner une dimension industrielle, et développées surtout par l’ingénieur et
mécanicien écossais James Watt (1736-1819), dont les inventions se répandirent rapidement dans toute
l’industrie britannique puis européenne.
Officier de réserve, fils d’un général «organisateur de la victoire» de l’an II de la République,
ancien élève de la jeune École Polytechnique, Nicolas Sadi Carnot (1796-1832) publie en 1824 le premier
ouvrage de thermodynamique théorique et pratique qui est précisément consacré à ces machines à vapeur;
il s’agit des Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette
puissance.
Initialement ignoré de la communauté scientifique, l’ouvrage de Carnot sera redécouvert par
Emile Clapeyron (1799-1864) en 1834 et contribuera au développement d’une nouvelle branche de la
science, avec le physicien anglais James Joule (1818-1889) et le physicien allemand Robert Von Mayer
(1814-1878), auteurs des premiers énoncés du premier principe de la Thermodynamique, celui de
conservation de l’énergie.
Ultérieurement, le prussien Rudolf Clausius (1822-1888) et le britannique William Thomson,
Lord Kelvin (1824-1907) énoncèrent, à peu près en même temps, le second principe de la
Thermodynamique ou principe d’évolution.
A cette discipline consacrée à l’étude des échanges d’énergie thermique, on doit aussi associer
les noms de l’allemand Hermann Von Helmholtz (1821-1894), de l’écossais James Maxwell (1831-
1879) et de l’allemand Ludwig Boltzmann (1844-1906), qui généralisèrent bon nombre d’approches
thermodynamiques à tous les systèmes macroscopiques, fondant la Physique statistique ou
Thermodynamique statistique, qui se trouve aujourd’hui au cœur de développements fondamentaux de
nombreuses autres branches de la connaissance scientifique, de la Physique et la Chimie à la Biologie et à
l’Informatique.
C’est en 1875 que Gibbs (1839-1903) établit les fondements de la thermodynamique chimique :
fonction G, potentiel chimique, règle des phases...
Le début du XXème siècle voit la naissance de la mécanique quantique : Planck (1858-1947)
quantifie les échanges entre le rayonnement et la matière pour interpréter le rayonnement du corps noir.
Ses travaux amèneront ultérieurement les physiciens à considérer le rayonnement comme un gaz de
photons.
La fonction entropie est l’objet d’étude de Nernst (1864-1941) qui énonce en 1906 le troisième
principe de la thermodynamique.
Puis Prigogine (né en 1917) développe le concept de production d’entropie et analyse la thermodynamique
hors d’équilibre tandis que Shannon (né en 1916) et Brillouin (1889-1969) donnent une interprétation très
générale de l’entropie comme mesure de l’information manquante.
d’après P. Roux et J.P. Seigne, Thermodynamique M.P., éditions ellipses
et Gié, Sarmant, Olivier et More, Physique Spé, éditions Tec et Doc