Introduction à la thermodynamique/Premier principe de la thermodynamique

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Premier principe de la thermodynamique
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Chapitre no7
Leçon : Introduction à la thermodynamique
Chap. préc. : Principe zéro de la thermodynamique
Chap. suiv. : Applications du premier principe
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Le premier principe traduit la conservation de l'énergie.

Énoncé[modifier | modifier le wikicode]

Début d'un principe
Fin du principe



\delta W et  \delta Q sont comptés selon la convention « du banquier » (c'est-à-dire algébriquement) : lorsque le système reçoit de l'énergie ou de la chaleur, cette dernière est comptée positivement. À l'inverse, lorsque le système cède de la chaleur ou de l'énergie, cette dernière est comptée négativement. On peut noter que lorsqu'un système A reçoit (resp. cède) de l'énergie à un système B, du point de vue du système B, les signes sont inversés, car B cède (resp. reçoit) de l'énergie à A. C'est une erreur fréquente de calculer l'énergie échangée par un système A avec un système B en prenant pour référence A, puis introduire l'énergie ainsi calculée dans une équation prenant pour référence B en oubliant d'inverser les signes. Il est donc primordial en thermodynamique de toujours préciser le système que l'on considère pour appliquer le premier principe.

Remarque : Souvent, on écrit \mathrm dU = \delta W + \delta Q car on considère que le laboratoire dans lequel sont effectuées les expériences possède une énergie cinétique et une énergie potentielle constantes. Ceci n'est par exemple pas valable dans une tuyère déformée dans laquelle s'écoule du gaz.



Sources potentielles de W[modifier | modifier le wikicode]

Vous pouvez remarquer que le terme W est très vague, et c'est le cas. On utilise W pour désigner toutes les formes d'énergie échangée, sauf la chaleur. L'origine de cette distinction n'est en réalité qu'historique, à cause du comportement "étrange" de la chaleur par rapport aux autres formes d'énergie.

Tous les échanges d'énergie font intervenir deux types de grandeur: une variable extensive notée Xi, et une variable intensive notée xi. Pour calculer l'énergie échangée Wi (on dit aussi travail, par analogie avec la mécanique), il suffit d'intégrer l'expression du travail élémentaire \delta W_i = X_i . dx_i. Voici les différentes formes d'énergie, la variable intensive et extensive associée, ainsi que le travail élémentaire.

Forme d'énergie Variable intensive Variable extensive Travail élémentaire
Mécanique Force \scriptstyle \vec F Déplacement \scriptstyle \vec{\mathrm dl} \vec F . \vec{\mathrm dl}
Pression \scriptstyle p Volume \scriptstyle V -p.\mathrm dV
Électrique Potentiel \scriptstyle V Charge \scriptstyle q V.\mathrm dq


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