jeudi 28 septembre 2017

thermodynamique 2

Système thermodynamique 
Un système thermodynamique peut être complexe; il peut évoluer (évolution thermodynamique, chimique, biologique, etc.). On caractérise un système suivant la nature de ses échanges (matière et énergie) avec l’extérieur. Le système est dit isolé s’il n’échange ni matière ni énergie avec le milieu extérieur (l’Univers est un système isolé). Il est dit fermé s’il n’échange pas de matière avec le milieu extérieur. Il est dit ouvert s’il peut échanger de la matière avec le milieu extérieur

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Chapitre 1 : Principes de la thermodynamique
Chapitre 2 : Système ouvert : Etude des Machines thermiques motrices et réceptrices (cycles théoriques : Carnot, Otto, Diesel, et Stirling, cycle frigorifique et Pompe à chaleur)
Chapitre 3 : Fonctions thermodynamique, (Énergie libre, Enthalpie libre), Relations de Maxwell, Applications aux systèmes bivariants
Chapitre 4 : Changements d'états de première espèce, Isotherme d’Andrews, Equation du Viriel et de Van der Walss (relation de Clapeyron, formule du Dupré), Transition de phase de deuxième espèce, Relations d’Ehrenfest
Chapitre 5 : Théorie cinétique des gaz

Système thermodynamique ouvert 
Considérons maintenant un système ouvert qui échange non seulement chaleur et énergie mécanique avec le milieu extérieur mais également de la matière. Pour aborder ce problème, nous allons d’abord introduire les notions de volume de contrôle et de système fermé déformable

Théorème de Carnot
Avant d’aborder le théorème de Carnot, il est utile d’introduire la notion de source de chaleur à température constante ainsi que la notion de cycle ditherme. Dans les raisonnements suivants, nous allons considérer des systèmes thermodynamiques fermés qui décrivent des cycles. Décrivant des cycles, leur état initial et leur état final sont identiques. Au cours d’un tel cycle, le système fermé échange uniquement de l’énergie avec l’extérieur. L’énergie échangée comprend de l’énergie mécanique et de la chaleur. Pour la chaleur, on comptabilise les différentes quantités de chaleur échangées avec chaque source de chaleur

Entropie et désordre
Considérons un système fermé simple dont l’état thermodynamique (énergie interne U, volume V, nombre total de moles des différentes espèces N) soit bien défini. La mécanique statistique nous apprend que, pour obtenir cet état thermodynamique, il n’existe, en général, pas une seule configuration quantique de l’ensemble des molécules comprises dans cet ensemble, mais qu’au contraire, il existe un nombre, grand le plus généralement, de configurations quantiques pouvant mener à ce même état thermodynamique

La formule de Clapeyron 
Considérons un système thermodynamique fermé auquel la température et la pression sont imposées et dans lequel coexistent deux phases à l’équilibre (liquide-vapeur ou solide-liquide ou encore solide-vapeur). Ce système peut être chauffé ou refroidi de façon réversible. Pour l’illustration, nous supposons qu’il s’agit de l’équilibre liquide vapeur mais le raisonnement vaudrait pour les autres équilibres. À un instant donné, nous supposons que le système comprend n1 moles à l’état liquide et n2 moles à l’état vapeur (Figure 3.11).