Thermodynamique - MPSI, PCSI, PTSI

Thèmes abordés

PCSI Physique, Chimie et Sciences de l'Ingénieur, thermodynamique, équilibre thermodynamique, LPM Libre Parcours Moyen, équation d'état, principes de la thermodynamique, théorie du gaz parfait, PCII Phase Condensée Incompressible et Indilatable, diagramme de Clapeyron, diagramme d'Amagat, loi de Joule, enthalpie, relation de Mayer, calorimétrie, système thermodynamique, principe de Nernst, théorème de Carnot, principe de cogénération, machines thermiques, MPSI, PCSI, PTSI

Résumé du document

Un système thermodynamique correspond au contenu macroscopique d'une surface fermée. Cette surface peut être réelle ou fictive et sépare le système du milieu extérieur.

Extraits

[...] Une variable extensive dépend de l'extension du système. Il y a : (qté de mouvement), , l'énergie... Paramètres intensifs : une variable d'état est intensive lorsqu'elle est indépendante de la taille du système et donc de la quantité de matière mis en jeu. Il y a : ρ... Équilibre thermique Température : lorsque deux systèmes de températures différentes sont mis en contact, l'énergie (thermique) est transférée spontanément du système avec la plus grande température vers le système avec la plus basse température. [...]

[...] Convection : transfert thermique via un transport macroscopique de matière (gaz ou liquides). C'est un mode de transfert très efficace. Rayonnement : transfert via un rayonnement électromagnétique émis par un corps à la température T Transformation adiabatique : transformation durant laquelle aucun transfert thermique ne s'effectue, Q = 0 (attention, on peut avoir Q = 0 si les transferts se compensent. La réciproque est donc fausse). Cas du thermostat : c'est un système fermé dont la température reste constante et uniforme quel que soit le transfert thermique réalisé. [...]

[...] Il est possible de réutiliser cette énergie (Ex : système de chauffage). C'est le Principe de cogénération. Étude des machines diathermes réceptrices On considère deux types majeurs de machines diathermes réceptrices : les réfrigérateurs et les pompes à chaleur (PAC) On peut montrer que Qc < 0 et Qf > 0 et que W > 0 Pours les réfrigérateurs : Ils exploitent un travail W permettant de refroidir la source froide SF. [...]

[...] Si d'autres forces non conservatives que les forces de pression travaillent : H = Wu + Q Capacité thermique à pression constante : , On définit Au cours d'une transformation à P fixée; dP = 0 donc dH = CpdT et, = Cp(Tf Ti) Premier principe reformulé : = Cp(Tf Ti) = Q Cas du gaz parfait : Hgp = U + PV = U + nRT Pour un G.P. monoatomique : Pour un G.P. diatomique : Pour un G.P. [...]

[...] Par définition : dV = 0 d'où Soit Si U ne dépend que de T : Cv = dUdT Cv est en J.K−1 Cv est extensive Au cours d'une transformation à volume constant : dU = CvdT d'où Cas des G.P. et des PCII Première loi de Joule : Pour un gaz parfait, Ep,micro = 0 et U = Ec,micro. L'énergie interne d'un gaz parfait ne dépend que de la température. G.P. monoatomique : donc G.P. diatomique : donc Pour une PCII : V = Cste donc U ne dépend que de T. [...]