THERMODYNAMIQUE

THERMODYNAMIQUE
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Thermodynamics is the only physical theory of universal content which, within
the framework of the applicability of its basic concepts, I am convinced will
never be overthrown.
Albert Einstein
Thermodynamics is a funny subject. The first time you go through it, you
don’t understand it at all. The second time you go through it, you think
you understand it, except for one or two small points. The third time you go
through it, you know you don’t understand it, but by that time you are so
used to it, it doesn’t bother you anymore.
Arnold Sommerfeld
-Je ne suis pas sˆur que j’y comprendrai quelque chose.
-Foutaises. Tout le monde comprend un peu, et personne ne comprend tout.
C’est tout le charme de la physique.
Søren et Lotte Hammer
dans Morte la bˆete
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Table des mati`eres
Introduction 9
La temp´erature absolue dans l’approche classique . . . . . . . . . . . . . . . 10
La temp´erature absolue dans l’approche statistique . . . . . . . . . . . . . . . 13
I Travail, chaleur, syst`eme et ´etat d’´equilibre 17
I.1 Quelques caract´eristiques des grandeurs thermodynamiques . . . . . . 17
I.1-a Extensivit´e: ........................... 17
I.1-b Intensivit´e:............................ 17
I.1-c Objectivit´e: ........................... 18
I.1-d Conservativit´e:.......................... 18
I.2 Travailetchaleur ............................. 18
I.2-a Travail:.............................. 18
I.2-b Chaleur: ............................. 19
I.3 Syst`eme thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
I.3-a Definition: ............................ 19
I.3-b Les types de paroi : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
I.3-c Les types de syst`eme et quelques exemples : . . . . . . . . . . 20
I.4 Equilibre et Principe 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
I.4-a Etat d’´equilibre : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
I.4-b Principe 0 de la thermodynamique : . . . . . . . . . . . . . . 24
I.4-c Transformation thermodynamique : . . . . . . . . . . . . . . . 24
II Premier Principe de la thermodynamique 27
II.1 Lois de conservation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
II.1-a Conservation de la masse : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
II.1-b Conservation de la quantit´e de mouvement : . . . . . . . . . . 28
II.1-c Th´eor`eme de l’´energie cin´etique : . . . . . . . . . . . . . . . . 28
II.1-d Energie potentielle : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
II.2 PremierPrincipe:............................. 30
II.2-a Conservation de l’´energie : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
II.2-b Premier principe : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
II.3 Le premier principe pour les syst`emes ferm´es : . . . . . . . . . . . . . 32
II.3-a Application du premier principe `a un syst`eme ferm´e : . . . . . 32
II.3-b Un premier exemple : le lˆacher de balle . . . . . . . . . . . . 35
II.3-c Un second exemple : la descente d’un poids sur une rampe . . 37
II.4 Le premier principe pour les syst`emes ouverts : . . . . . . . . . . . . . 40
II.4-a Premier principe pour un syst`eme ouvert . . . . . . . . . . . 40
II.4-b Un premier exemple : le th´eor`eme de Bernoulli : . . . . . . . . 43
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