Thermodynamique Résumé

Thermodynamique
Résumé
Résumé 1 :
• Un système thermodynamique est défini par des
variables d’état :
– reliées par une fonction d’état,
– ou explicitées par les coefficients thermoélastiques.
• Les transformations sont décrites :
– dans des diagrammes (P,V), (P,T),
– par leur réversibilité,
– par les éventuelles contraintes.
Résumé 2
• Gaz parfait = ponctuel + pas d’interaction +
isotropie
• Signature des gaz parfaits à T cte :
– P = f(V) forment réseau d’hyperboles
– PV = g(P) sont des droites
• Mélange de gaz parfait :
– Les gaz mélangés occupent le même volume
– On peut calculer des pressions partielles, fraction
molaire, massique
• Validation de l’équation d’état par étude
microscopique
Résumé 3
• La température est passée d’une grandeur relative à
une grandeur absolue :
– Température absolue : valeur limite de l’ordonnée PV
• Elle est donnée dans l’échelle Kelvin à partir des
instruments légaux d’extrapolation.
• Différents types de thermomètre donnent accès
directement à sa valeur.
• Le thermomètre optique est basé sur le principe du
corps noir.
Résumé 4
•
•
Un transfert énergétique entre l’intérieur du
système et l’extérieur est observé lors d’une
transformation, il correspond à une évolution de
l’énergie interne.
Il se produit sous deux formes principales :
1. Transfert désordonné : la quantité de chaleur Q qui
provoque :
 variation de température (Q = m C T)

changement d’état (chaleur latente)
2. Transfert ordonné : le travail W

Travail des forces de pression
Résumé 5
• Lors d’une transformation :
– l’énergie interne évolue.
– Si le système est au repos et dans un champ de forces
constant, sa variation est égale à la somme du travail et
de la chaleur échangés.
• Les transformations réversibles des gaz parfaits
peuvent être toutes caractérisées par ΔU, Q, W.
– Cas particulier : transformation adiabatique : PVγ = cte
Résumé 6
• Le second principe permet de prévoir le sens des
transformations des systèmes isolés dont l’entropie
augmente.
• Ce sens naturel est utilisé pour créer du travail à
partir d’une source chaude et d’une source froide.
Celle-ci est nécessaire pour le fonctionnement de la
machine mais source de perte énergétique. Le
rendement d’une machine moteur est donc inférieur
à 1.
Résumé 7
• Les machines thermiques fonctionnent avec un fluide
qui décrit un cycle.
– Le rendement est d’autant meilleur que le cycle se
rapproche de celui de Carnot avec des transformations
adiabatiques et isothermes qui peuvent être réversibles.
– L’entropie d’une machine réel croit en raison des
irréversibilités des isochores et des isobares.
• Le cycle Diesel fonctionne en injectant du carburant
dans l’air compressé, le mélange air/essence est
comprimer pour exploser et se détendre dans le cycle
essence.
• L’enthalpie est utilisée pour étudier les machines à
vapeur, les réfrigérateurs et pompes à chaleur.
Résumé 8
• Les changements d’état se font à température et
pression constantes.
• Le diagramme (P,T) permet de savoir la
temérature imposée par la pression pour changer
d’état et réciproquement.
• Le diagramme (P,V) permet de connaître les
volumes en présence.
• Les formules de Clapeyron donnent la chaleur
latente nécessaire pour changer d’état.
Résumé 9
• Le modèle de Van der Waals remet en
cause les deux hypothèses du gaz parfait :
molécule ponctuelle et pas d’interaction
moléculaire.
• Observer la différence de température lors
d’une détente de Joule Thomson permet de
déterminer les coefficients de l’équation de
Van der Waals.