1. Notion de t hermodynamique a. Définition Un système thermodynamique est une partie de l’univers que l’on sépare du reste de l’univers (appelé milieu extérieur) -Système thermodynamique ouvert : peut échanger de la matière avec le milieu extérieur -Système thermodynamique fermé : ne peut pas échanger de matière avec le milieu extérieur -Système thermodynamique isolé : ne peut pas échanger de matière ou d’énergie avec le milieu extérieur b. Energie d’un système thermodynamique L’énergie d’un système thermodynamique est définie par : E=Ec+ Ep+U (unité en Joule) °EC : énergie cinétique °EP : énergie potentielle °U : énergie interne (agitation et distances des molécules) c. Variables d’état Pour décrire un système thermodynamique on peut utiliser les grandeurs suivantes : pression, volume, quantité de matière, température absolue d. Les transformations en thermodynamique - pression constante : transformation isobare - volume constant : transformation isochore - température constante : transformation isotherme e. Les états de la matière La matière existe principalement sous 3 états : solide, liquide, gaz 2. Modèle du gaz parfait a. Masse volumique La masse volumique est liée à la densité de matière (ou distance entre molécules) ρ =m/V (unité en kg.m-3) b. Température La température rend compte de l’agitation entre molécules (énergie cinétique) T=θ +273,15 (unité K) c. Pression La pression mesure l’intensité des chocs moléculaires sur une surface S P=F/S (unité pascal Pa) d. Loi de Boyle-Mariotte Pour un gaz parfait, lors d’une transformation isotherme : PV=constante e. Equation des gaz parfaits Pour un gaz parfait : PV=nRT f. Limites de validité du modèle Le modèle des gaz parfaits réalise les hypothèses suivantes : - le volume d’une molécule de gaz est négligeable devant le volume total occupé par le gaz - l’énergie d’interaction entre molécules d’un gaz est négligeable devant l’énergie cinétique totale Un gaz réel a les propriétés suivantes : occupe un volume minimal, a une température minimale, a une pression maximale Le modèle des gaz parfait n’est pas utilisable pour les cas suivants : - hautes pressions, - faibles volumes, - basses températures 3. Premier principe de la thermodynamique a. Définition Δ E=ΔU=W +Q Δ E : variation d’énergie (unité en Joule) W : travail mécanique (unité en Joule) Q : transfert thermique (unité en Joule) b. Travail Le travail W est lié à la variation du volume d’un système thermodynamique (exemple le piston d’un moteur) c. Transfert thermique Le transfert thermique est une grandeur algébrique : - Q > 0 lorsque le système reçoit de l’énergie - Q < 0 lorsque le système perd de l’énergie 4. Cas des systèmes incompressibles a. Définition Un système thermodynamique est dit incompressible lorsque son volume ne varie ; on considère que cela est le cas si la masse volumique est constante. Pour un système incompressible ΔU=Q et W=0 b. Variation de l’énergie interne sans changement d’état ΔU=Q=m⋅c⋅ΔT unité en ( J) c. Variation de l’énergie interne avec changement d’état ΔU=Q=m⋅L unité en ( J)