T1 Notions de thermo
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1T.I - NOTIONS DE THERMODYNAMIQUE
1. Introduction
• Les corps macroscopiques sont formés de très grands nombres de constituants microscopiques (atomes, molécules...) dont il est en pratique impossible de décrire tous les paramètres.
Le but de la thermodynamique est de définir et dʼétudier des grandeurs macroscopiques représentant les corps dans leur ensemble.
On utilise des grandeurs macroscopiques “classiques” (énergie cinétique, volume...), mais aussi des grandeurs nouvelles comme la température, lʼénergie interne... qui représentent globalement certaines propriétés microscopiques (vibrations des molécules, moment dipolaire...).
◊ remarque : un certain nombre des grandeurs thermodynamiques ne sont connues quʼempiriquement, faute dʼavoir accès au détail des phénomènes microscopiques quʼelles représentent.
2. Description des états d’un système
2.1. Variables d’état
• On appelle “variables dʼétat” les grandeurs physiques macroscopiques qui décrivent lʼétat du système étudié à lʼinstant considéré, indépendamment de son “histoire” (cʼest-à-dire de la façon selon laquelle lʼétat a été atteint).
Ainsi, la température est une variable dʼétat alors que la chaleur ne lʼest pas : on peut élever la température dʼun système en lui fournissant de la “chaleur”, mais aussi en lui fournissant du travail (par frottement par exemple).
La température atteinte peut se mesurer sans connaître le procédé dʼéchauffement, mais la connaissance de la chaleur fournie nécessite des informations sur lʼévolution du système (on peut échauffer sans chauffer).
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◊ remarque : “état” du système est ici au sens thermodynamique général ; il ne sʼagit pas uniquement de lʼétat physique (solide, liquide, gaz...).
• On dit quʼune variable est :
◊ “extensive” si elle est proportionnelle à la quantité de constituants du système (volume, masse, énergie interne...) ;
◊ “intensive” si elle nʼen dépend pas (température, pression...).
2.2. Équilibre
• On dit quʼun système est “en équilibre” si toutes ses