Thermodynamique

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Chapitre 2

Système état et transformation

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CHAPITRE 2 SYSTEME, ETAT ET TRANSFORMATION
I. NOTION DE SYSTEME 1.Système Un système est le corps ou l'ensemble de corps que l'on étudie. On le sépare de l'extérieur par une paroi imaginaire à travers laquelle se produisent les échanges entre le système et l'extérieur: matière et énergie (sous forme de travail et de chaleur).2.Système isolé Un système isolé est un système pour lequel il n'y a aucun échange avec l'extérieur (ni d'énergie sous forme de travail ou de chaleur, ni de matière); l'univers est un exemple de système isolé. 3. Système fermé Un système fermé est un système n'échangeant pas de matière avec l'extérieur mais qui échange de l'énergie; le moteur a combustion interne est un exemple de système fermé. Lacompression, la combustion, la détente se déroulant soupapes fermées. 4. Système ouvert Un système ouvert est un système pour lequel il y a échange de matière et de l'énergie avec l'extérieur; les turbines sont des exemples de systèmes ouverts. Dans ces systèmes on constate l'apparition d'un débit de matière . II. CONVENTION DE SIGNE Ce qui est reçu par le système étudié sera compté positivementalors que ce qui est cédé sera considéré comme négatif. Pour un moteur W < 0. III. ETAT D'EQUILIBRE 1. Notion d'équilibre Un système est en équilibre thermodynamique lorsque les paramètres le définissant sont constants: Pour un système thermodynamique ces paramètres sont la température T, la pression P, le volume V, et la structure St (arrangement des atomes dans la molécule et des molécules entreelles). 2. Equilibre stable Un système est en équilibre stable lorsque, même écarté sensiblement de cet équilibre, il y retourne dès qu'il est laissé à lui-même. 3. Equilibre instable Un système est dans un état d'équilibre instable lorsqu'une impulsion suffit à le faire passer dans un état d'équilibre plus stable. 4. Equilibre métastable Un système est dans un état d'équilibre métastable lorsque,s'il est écarté suffisamment de cet état, il passe dans un état d'équilibre plus stable. Ex : équilibre mécanique

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IV. VARIABLES THERMODYNAMIQUES Les variables thermodynamiques sont: la température : Le volume : La pression : La Structure : T V P St.

On distingue les variables intensives des variables extensives. Une variableextensive est une variable qui dépend de la quantité de matière: V. Une variable intensive est une variable qui ne dépend pas de la quantité de matière: T,P En thermodynamique il y a toujours une relation entre les variables T,P et V: f (P,V,T) = 0 exemple: dans le cas des gaz parfaits on a PV = nRT avec n = nombre de moles et R = constante universelle R = 8,3144 J/Mole. K Le paramètre structure esttraité séparément. V. TRANSFORMATIONS Une transformation correspond à une variation des paramètres. On supposera que ces paramètres peuvent toujours être définis tout au long des transformations. 1. Transformations ouvertes (1) Une transformation ouverte est une transformation ou l'état final du système est différent de l'état initial. 2.Transformations fermées (2) Une transformation fermée estune transformation ou l'état final est identique à l'état initial. 3. Notion de cycle thermodynamique (3) Un cycle thermodynamique est une suite de transformations ouvertes.

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4. Notion de transformation réversible Une transformation réversible est une transformation qui peut se décrire dans les deux sens. Tousles états dans lesquels se trouve le système sont des états d'équilibre. Si l'on inverse l'échelle des temps, la transformation est inversée (le système repasse par les mêmes états d'équilibre). Une telle transformation est idéale et ne correspond pas à la réalité. Les transformations réversibles fournissent une travail maximum avec en général un échange de chaleur nul. Une transformation...
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