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Thermodynamique l Renseignements pratiques (2009-2010): –Jeudi 13h00-15h00, A200 »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/princ_zero.ppt »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/princ_premier.ppt.

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1 Thermodynamique l Renseignements pratiques ( ): –Jeudi 13h00-15h00, A200 »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/princ_zero.ppt »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/princ_premier.ppt »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/princ_second.ppt »http://www.fundp.ac.be/~jpvigner/ichec/fonctions_etat.ppt –081/ –Département de Physique, Facultés Universitaires Notre- Dame de la Paix, 61 rue de Bruxelles, 5000 Namur

2 Plan du cours l Définitions l Température l Premier principe l Second principe l Fonctions détats

3 Plan du cours l Définitions –Énergie et transformations dénergie –Système et milieu extérieur –État et variables thermodynamiques –Transformation réversible et irréversible l Température l Premier principe l Second principe l Fonctions détats

4 Plan du cours l Définitions l Température –États de la matière –Principe zéro de la thermodynamique –Le gaz parfait et léchelle des températures absolues l Premier principe l Second principe l Fonctions détats

5 Plan du cours l Définitions l Température l Premier principe –Échange dénergie : chaleur et travail –Conservation de lénergie interne –Transformations du gaz parfait l Second principe l Fonctions détats

6 Plan du cours l Définitions l Température l Premier principe l Second principe –Réversibilité et irréversibilité –Rendement maximum des machines thermiques –Entropie –Théorème de croissance de l entropie –Ordre et désordre l Fonctions détats

7 Plan du cours l Définitions l Température l Premier principe l Second principe l Fonctions détats –Énergie interne et enthalpie –Entropie –Énergie libre de Helmholtz –Énergie libre de Gibbs

8 Système et milieu extérieur Système milieu extérieur matière chaleur travail + - Système ouvert fermé isolé

9 États dun système l États microscopiques dun système –État (coordonnées, vitesses…) des molécules qui le composent l États macroscopiques dun système –État du système décrit (un petit nombre) des propriétés moyennes : variables thermodynamiques (P,T,V,,…) l Équations d état –PV=nRT (gaz parfait) –ensemble complet de variables

10 Energie thermique Energie dagitation thermique au niveau moléculaire

11 La température l Notion déquilibre thermique l Principe zéro de la thermodynamique l Concept de température l Le thermomètre à gaz parfait l Échelle absolue des températures

12 Équilibre thermique AB AB Flux dénergie ? OUI NON Système A-B hors déquilibre Système A-B en équilibre A et B ont atteint léquilibre thermique

13 Équilibre thermique A ~ B A « est en équilibre thermique avec » B Relation d« équivalence » A ~ A Si A ~ B, alors B ~ A Si A ~ B et B ~ C, alors A ~ C PARTITION DE LENSEMBLE A, B, C... PRINCIPE ZERO DE LA THERMODYNAMIQUE

14 Organisation de classes B D C N E J F I H K G M L A

15 Numérotation des classes pour la relation d équilibre thermique Corps de lunivers en équilibre T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 T5T5 T6T6 T7T7 Température : caractéristique commune à un ensemble de corps qui sont tous en équilibre thermique Étiquette de classe : TEMPERATURE

16 Retenir... A « est en équilibre thermique avec » B A et B ont la même température Température : « Etiquette » qui caractérise les corps qui sont en équilibre thermique les uns avec les autres

17 Thermomètre Étalonnage Utilisation Objet qui change daspect si lon modifie sa température Doit changer de T sans (quasiment) absorber de chaleur

18 Recherche d un thermomètre idéal l Solide ou liquide : molécules contenant de lénergie cinétique (mouvement) et potentielle (forces entre atomes) l Gaz : molécules contenant essentiellement de l énergie cinétique

19 Energie cinétique moléculaire Si lon pose c : vitesse quadratique moyenne

20 Masse des atomes et des molécules Unité de masse atomique Atome de carbone 12 : Z=6 (6 protons, 6 électrons) A=12 (12 nucléons)

21 Masse atomique, masse moléculaire

22 1 mole l Quantité de matière dont la masse, exprimée en kg, est numériquement égale à la masse moléculaire, exprimée en uma. l Exemples :

23 Nombre de molécules dans une mole de CO 2 Indépendant de la nature du gaz

24 Thermomètre à gaz parfait Caractérisation de lagitation thermique : Convention pour léchelle des températures : k : constante précisant lunité « PARFAIT » : énergie purement cinétique

25 Changements d « aspect » du gaz parfait avec la température Pression dun gaz parfait sur les parois dun récipient Énergie uniquement cinétique: pas de force dinteraction Temps de collisions négligeable Collisions uniformisent la distribution des énergies n moles volume V=l x l y l z

26 Calcul de la pression Force résultant dune collision moléculaire sur la paroi frappée Force sur la molécule Force sur la paroi l z l y

27 Calcul de la pression (2)

28 Mesure de la température via la pression du gaz parfait p

29 Unité sur léchelle de température défini Posons : On obtient léchelle de température absolue, ou échelle Kelvin

30 Repère expérimental Point triple Eau Gaz Parfait même pression même température Paroi mobile

31 Diagramme détat de leau

32 Conditions normales

33 Autres échelles de température Ne pas utiliser en physique!


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