Thermodynamique (2004-2010). - Université de Genève

X B
X A
Force F
Dans un processus adiabatique, il n’y a pas d’échanges thermiques. Il est pourtant possible
de changer l’énergie du système en lui fournissant du travail.
EB − EA = WA→B = −
xB
xA
F (x) dx (3.2)
Exemple 2 : Un poids qui chute peut faire tourner une roue dans un liquide ou un
gaz et augmenter l’énergie interne de ce système. On remarque que le travail fait par le
poids qui tombe est fournit à l’énergie interne du gaz.
Exemple 3 : On peut faire circuler un courant dans une résistance placée dans un
liquide. La puissance dissipée=voltage·courant électrique, est concédée à l’énergie interne
du système. En résumé, un système peut recevoir de l’énergie soit sous forme de travail,
soit sous forme de chaleur. L’énergie fournie sous forme de travail est, au moins en principe,
mesurable à partir de considérations mécaniques, car le travail est fourni par un
dispositif mécanique macroscopique dont les paramètres (masses, forces appliquées, etc.)
sont supposés parfaitement connus : le travail est obtenu à partir d’une variation, soit de
paramètres externes, soit de la configuration du milieu extérieur (ou les deux). Cependant,
la quantité d’énergie reçue par un objet n’est connue avec précision à partir du principe
de conservation de l’énergie totale que si on a été capable d’éliminer les échanges d’énergie
sous forme de chaleur. Ceci se fera en isolant le système étudié par une paroi imperméable
au passage de la chaleur, ou paroi adiabatique ; au contraire, une paroi diatherme laissera
passer la chaleur. Inversement, on éliminera l’apport d’énergie sous forme de travail
en imposant une paroi rigide et qui n’est traversée par aucun dispositif mécanique. La
possibilité d’une description thermodynamique est fondée sur l’existence, au moins théorique
(car une paroi n’est jamais ni parfaitement adiabatique, ni entièrement imperméable
aux échanges de travail !), de parois capables de contrôler les différents types de transfert
d’énergie.
Définition : Un système isolé est un système qui ne peut échanger d’énergie avec
son environnement sous quelle que forme que ce soit : il est isolé du monde extérieur
par des parois parfaitement adiabatiques, rigides, imperméables aux molécules, blindées
électriquement et magnétiquement.
3.2 Interactions quelconques, mécanique et thermiques
Dans le cas général, on peut évidemment échanger à la fois de la chaleur et faire du
travail. Donc, le changement d’énergie dans un système soumis à des influences extérieures
sera donné par ∆E = Q + W . Puisque Q est la chaleur absorbée par le système et W
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