G.P. Questions de cours thermodynamique physique Variation des

G.P.
Questions de cours thermodynamique physique
Variation des fonctions d'état:
Pour un système quelconque subissant une transformation quelconque de l'état d'équilibre
i à l'état d'équilibre f (en l'absence de variation d'énergie cinétique macroscopique et de
variation d'énergie potentielle extérieure) :
-exprimer la chaleur reçue par le système si la transformation est à volume constant
(isochore)
-exprimer la chaleur reçue par le système si la transformation est à pression constante
(monobare)
-exprimer le travail reçu par le système si la transformation est adiabatique
-montrer que le travail reçu par le système si la transformation est monotherme vérifie une
inégalité
-montrer que le travail reçu (autre que celui des forces de pression) par le système si la
transformation est monotherme et monobare vérifie une inégalité
Réponse:
Q à volume constant:
 U =W Q (premier principe)
f
W =−∫ P ext dV
i
avec V =constante
donc:
W =0
QV = U V
( QV est la variation d'énergie interne U )
Q à pression constante:
 U =W Q (premier principe)
f
W =−∫ P ext dV
i
avec P ext =constante
W =−P ext  V
Q=U P ext  V
Q=U f P ext V f −U iP ext V i 
G.P.
Questions de cours thermodynamique physique
avec P i=P ext et P f =P ext
Q=U f P f V f −U iP i V i 
Q= H f −H i
Q P = H P
( Q P est la variation d'enthalpie H )
W pour une transformation adiabatique:
 U =W Q (premier principe)
Q=0
donc:
W Q=0=U
W pour une transformation monotherme:
Chaleur pour une transformation monotherme:
dS = S échange  S créé (deuxième principe)
dS =
Q
T frontière
 Q=T
 S créé
frontière
dS −T
frontière
 S créé
avec:
T frontière =T ext =constante
Q=T ext  S −T ext S créé
Q≤T ext  S
(il y a égalité dans le cas d'une transformation réversible -isotherme-)
Travail pour une transformation monotherme:
 U =W Q (premier principe)
W = U −T ext  ST ext S créé
avec T i=T ext et T f =T ext
W = U −T S T ext S créé
W monotherme ≥U −T S T
(il y a égalité dans le cas d'une transformation réversible -isotherme-)
G.P.
Questions de cours thermodynamique physique
Wautre pour une transformation monotherme et monobare:
Chaleur pour une transformation monotherme:
Q=T ext  S −T ext S créé
Q≤T ext  S
Travail pour une transformation monobare:
W =−P ext  V W autre
Premier principe dans le cas étudié:
 U =W Q
 U =−P ext  V W autre T ext  S −T ext S créé
W autre = U P ext V −T ext  ST ext S créé
avec P i=P ext et P f =P ext
avec T i=T ext et T f =T ext
W autre =U  PV −T S T ext S créé
on pose: G=U P V −T S
W autre ≥ GT , P
−W autre≤− GT , P
(le travail, autre que celui des forces de pression, reçu du système par le milieu extérieur, dans une
transformation monotherme et monobare, est inférieur à la diminution d'enthalpie libre)