Chapitre T 2 : Principes thermodynamiques

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.

* 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.

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

V est extensif
ni est extensif
P est intensif
T est 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

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

- équilibre thermique ( T homogène et T = Text )
- équilibre mécanique ( P homogène et P = Pext )
- équilibre chimique ( pas de réaction chimique )

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

Sous certaines hypothèses physiques, les variables d'état peuvent être reliées par une équation d'état.

* GP : PV = nRT
--> P(n,V,T) = nRT / V

* Phase condensée idéale :

V = n * Vm

Vm : indépendant de T et P

On modélise l'atmosphère comme un gaz parfait homogène en température mais pas en masse volumique.

C'est évidemment l'équation d'état :

PV = nRT
.
.
.

P = ρ RT / M