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Premier principe de la thermodynamique l Échange de chaleur l Échange de chaleur et de travail l Transformation cyclique : bilan des échanges l Transformation.

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1 Premier principe de la thermodynamique l Échange de chaleur l Échange de chaleur et de travail l Transformation cyclique : bilan des échanges l Transformation ouverte : bilan des échanges l Transformations d un gaz parfait –Volume constant –Pression constante –Température constante –Sans échange de chaleur

2 Échange de chaleur Gaz chaud Solide froid Echange désordonné dénergie mécanique moléculaire

3 Modes de transport de la chaleur 1. Conduction AB AB K: conductivité thermique (Jm -1 s -1 K -1 )

4 Modes de transport de la chaleur 2. Convection A B Fluide

5 Modes de transport de la chaleur 3. Rayonnement e : émissivité de la surface polie : e 0 mat, noire : e 1 S : aire émettrice : constante de Stefan Loi de Stefan

6 Loi de Planck (Loi de Wien) 6000 K 5000 K 4000 K

7 Échauffement Capacité thermique (ou calorifique)Chaleur spécifique (JK -1 mole -1 )Chaleur spécifique (JK -1 kg -1 ) extensive intensive

8 Chaleur spécifique Dépend des variables thermodynamiques : T, p, V, B,... Exemples : Gaz réel : Métal (basse température) : Isolant (basse température) :

9 Calorimétrie Échauffement simple Échauffement avec changement de phase Échauffement avec changement de phase

10 Échange de travail Expansion infiniment lente Énergie fournie p S h Convention égoïste : Expansion Compression p V p(V)

11 Échange de travail et de chaleur sur un cycle Cycle : Transformation dans laquelle létat final du système coïncide avec létat initial Sur un cycle, les échanges de chaleur et de travail sannulent Premier principe de la thermodynamique

12 Échange de chaleur et de travail sur une transformation ouverte La somme des échanges en chaleur et en travail est indépendante du chemin suivi par la transformation

13 Principe de conservation Le système dispose dune réserve dénergie, appelée lénergie interne, que lon modifie par les échanges de chaleur ou de travail. Cette énergie est indestructible : de lénergie interne soustraite au système par un échange de chaleur ou de travail est emmagasinée par le milieu extérieur et lui sera restituée si lon remet le système dans létat initial Chaque état du système est caractérisé par une et une seule valeur de lénergie interne (lénergie interne est une fonction détat).

14 Énergie interne et échanges

15 Impossibilité du mouvement perpétuel de première espèce Sur un tour : Contraire au premier principe

16 Transformations d un gaz parfait l Volume constant (isochore) l Pression constante (isobare) l Température constante (isotherme) l Sans échange de chaleur (adiabatique)

17 Volume constant (isochore)

18 Énergie interne dun gaz parfait Interprétation microscopique Lénergie interne dun gaz parfait ne dépend que de la température ! Lénergie interne dun gaz parfait ne dépend que de la température !

19 Pression constante (isobare) Lénergie interne dépendrait-elle de p et V ? Lénergie interne dépendrait-elle de p et V ?

20 Pas de paradoxe Équation détat Comparer

21 Différence des chaleurs spécifiques Relation de Mayer

22 Enthalpie Posons Enthalpie Chaleur de réaction à pression constante

23 Température constante (isotherme)

24 Chaleur isotherme « isotherme » à température T

25 Sans échange de chaleur (adiabatique)

26 p=p(V) adiabatique

27

28 Travail

29 Travail adiabatique Mais :


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