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 des vitesses 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, charge électrique, 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 à