1Définition d'un système thermodynamique
Ensemble de N particules avec N >> 1, délimité par une surface de contrôle.
Tout ce qui n'est pas dans le système ( = le reste de l'univers ) contribue le monde extérieur.
2Vocabulaire sur les systèmes
* système ouvert : peut échanger de la matière et de l'énergie avec l'extérieur.
* système fermé : on ne peut pas échanger de la matière mais on peut échanger de l'énergie avec l'extérieur.
* système isolé : ne peut échanger ni matière ni énergie avec l'extérieur.
* système homogène : mêmes propriétés physiques en tout point.
* système isotrope : le système a les mêmes propriétés dans toutes les directions.
3Vocabulaire sur les variables
A l'échelle macroscopique (cadre de la thero), l'état d'un système peut-être décrit par un nombre restreint de grandeurs physiques -> ce sont les variables d'état
Pour un système thermoélastique de composition variable, les variables d'états : T, P, V et ni
ni : quantité de matière de l'espèce chimique i
* Si Xt = 2 X1, la variable d'état X est extensive. proportionnel à n
* Si Xt = X1, la variable d'état X est intensive. décrit une qualité du système sous lien avec n
4Exemple intensif/extensif avec le volume, la quantité de matière, la pression et la température
V est extensif
ni est extensif
P est intensif
T est intensif
5Remarque sur extensif/intensif
Le rapport de 2 variables d'état extensives donne une variable d'état intensive.
Exemple :
ρ = m / V
p : intensive
m : extensive
V : extensive
M = m / n
M : intensive
m : extensive
n : extensive
6Définition d'un équilibre thermodynamique
Un systèmes est à l'équilibre thermodynamique (vis-à-vis de l'extérieur) si aucune variable d'état macroscopique n'est modifiée si on l'isole
Caractérisation : toutes les variables macroscopiques internes sont homogènes
Exemple :
Le barreau de cuivre
7Qu'est ce qu'implique l'équilibre thermodynamique
- équilibre thermique ( T homogène et T = Text )
- équilibre mécanique ( P homogène et P = Pext )
- équilibre chimique ( pas de réaction chimique )
8Que se passe t-il si le système n'est pas à l'équilibre thermodynamique ?
Si le système n'est pas à l'équilibre thermodynamique mais est tout de même dans un état stationnaire, on peut le diviser en sous-systèmes mésoscopique dans lesquels les variables d'état peuvent être définies.
--> c'est l'équilibre thermodynamique local
9Equations d'état quand ça à lieu ?
Sous certaines hypothèses physiques, les variables d'état peuvent être reliées par une équation d'état.
10Exemples d'équations d'état
* GP : PV = nRT
--> P(n,V,T) = nRT / V
* Phase condensée idéale :
V = n * Vm
Vm : indépendant de T et P
11Hypothèses d'un fluide compressible : modèle de l'atmosphère isotherme
On modélise l'atmosphère comme un gaz parfait homogène en température mais pas en masse volumique.
12Définir le lien entre P et la masse volumique pour un GP
C'est évidemment l'équation d'état :
PV = nRT
.
.
.
P = ρ RT / M