Thermodynamique

Pages: 8 (4048 mots) Publié le: 10 juin 2015
THERMODYNAMIQUE

SPÉ MP

I. Le gaz parfait:
1°) Définitions
a) le système
Un gaz parfait est tel que ses molécules peuvent être considérées comme quasi ponctuelles et qu’il n’y a pas d’interaction à
distance entre celles-ci autre que les actions de contact intervenant lors des chocs. On considèrera de plus que les chocs à plus de
deux molécules sont hautement improbables. La distribution desvitesses de molécules suit la loi de Maxwell si le gaz parfait est
à l’équilibre.
Un système est l’ensemble des corps situés à l’intérieur d’une surface fermée. Le reste de l’univers constitue le milieu extérieur.
Un système est isolé s’il ne peut rien échanger avec le milieu extérieur.
Un système est fermé s’il n’échange pas de matière avec le milieu extérieur. Dans le cas contraire, il est ouvert.b) l’état du système
On appelle variables d’état indépendantes l’ensemble des n paramètres nécessaires et suffisants à la description du système.
L’état macroscopique du système est donné si l’on fixe la valeur numérique des n variables d’état indépendantes.
Une variable d’état est extensive si elle dépend du volume de l’échantillon de matière considéré ( ex: volume, masse, énergie,
chargeélectrique, nombre total de particules…)
Une variable d’état est intensive si elle ne dépend pas du volume de l’échantillon de matière considéré ( ex: température,
pression, molarité, masse volumique…)
L’équation d’état d’un système est la relation expérimentale liant les diverses variables d’état caractérisant le système (ex :
pV=nRT pour un GP, F=k.(l-l0) pour un ressort dans la limite d’élasticité).
c)l’équilibre

Un système est en équilibre lorsque toutes ses variables d’état demeurent constantes au cours du temps.
Rem. 1 : Tout système soumis à des conditions extérieures uniformes et constantes évolue vers un état d’équilibre qu’il ne peut
plus quitter ensuite spontanément. Si les conditions extérieures sont constantes mais pas uniformes, l’état du système sera
stationnaire mais pas àl’équilibre (ex : barre dont les deux extrémités sont maintenues à deux températures différentes et
constantes ).
Rem. 2 : L’état d’équilibre atteint par le système ne dépend que des conditions extérieures et de la constitution de celui-ci ; il ne
dépend pas de l’histoire du système ( pas de phénomène d’hystérésis).
d) Transformations d’un système
Une transformation d’un système est une modification quiamène le système d’un état d’équilibre initial à un état d’équilibre
final.
Une transformation est quasi-statique si elle est effectuée par une suite d’états infiniment voisins d’états d’équilibres. Elle est
lente par rapport au temps de relaxation du système (ex: dans un moteur tournant à 3000tr par mn, les compressions sont quasi
statiques car la vitesse de déplacement du piston est lente parrapport aux vitesses des molécules).
Une transformation est réversible si elle est quasi-statique et si par renversement du temps, le système et le milieu extérieur
repassent par tous leurs états antérieurs (ex: on étire lentement un ressort : tant qu’on reste dans la limite d’élasticité de celui-ci la
transformation est réversible, au-delà elle n’est plus que quasi-statique).
Une transformation estcyclique s’il l’état initial est identique à l’état final.
NICOLAS CHIREUX

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II. Les gaz réels:
1°) Limitations du modèle du gaz parfait
Dans un gaz réel, il y a contrairement au gaz parfait des interactions intermoléculaires qui peuvent provenir par
exemple de l’action des moments dipolaires des molécules entre eux (cas de l’eau ou de l’ammoniac par exemple).Même en
l’absence de moment dipolaire, il y a une interaction résiduelle attractive en 1/r7 (donc de faible portée) qui se superpose aux
forces de répulsion entre nuages électroniques.
De plus dans un gaz réel, le volume des molécules n’est plus négligeable comme dans le cas du gaz parfait. Il faudra
retrancher du volume du récipient, un covolume représentant le volume occupé par les...
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