Thermodynamique (2004-2010). - Université de Genève

Remarque : Les quantités macroscopiques sont en réalité des moyennes sommant toutes
les configurations ainsi que leurs probabilités. Par conséquent, les quantités macroscopiques
dépendent normalement de la température.
2.3 Équilibre thermique
En reprenant l’exemple précédent, on met maintenant les deux systèmes en contact, en
fixant leurs paramètres extérieurs. Par exemple, on met un récipient froid dans une glacière
comme dans la figure 1. L’air de la glacière et le contenant froid est en contact thermique.
Ce contact thermique permet, par exemple, à la radiation électromagnétique ou aux vibrations
des parois de transmettre de l’énergie d’un système à l’autre. En d’autres mots,
dans une interaction thermique, l’énergie s’échange entre plusieurs degrés de liberté (de
façon désordonnée). Cependant, les configurations microscopiques ne sont pas modifiées
puisque les paramètres extérieurs sont fixes. Ce n’est que la probabilité d’occupation de
ces configurations microscopiques qui est modifiée. C’est ce qu’on appelle des interactions
thermiques. On ne peut pas prédire précisément ce qui va se passer pour un seul système,
mais on peut faire des prédictions statistiques.
Figure 1 – Contact thermique entre un récipient et une glacière
L’énergie moyenne de chacun des systèmes va être modifié, mais comme on sait que
l’énergie est conservée, la relation suivante est satisfaite
∆E = −∆E ′
(2.1)
On définit alors la chaleur Q = ∆E ′ , et on écrit la loi de conservation de l’énergie sous
forme de chaleur.
∆E = Q (2.2)
Définition : La chaleur Q est l’énergie moyenne absorbée 1 par un système lors d’interactions
thermiques.
1. Q et W sont comptés selon la convention "du banquier" : lorsque le système reçoit de l’énergie ou
de la chaleur, cette dernière est comptée positivement.
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