Fondements de la thermodynamique

La thermodynamique est une branche de la physique qui étudie le comportement thermique des corps et les mouvements de chaleur. Elle s'intéresse particulièrement à l'énergie interne des systèmes et à ses variations.

Définition: L'énergie interne d'un système correspond à la somme de toutes les énergies présentes à l'intérieur du système au niveau microscopique.

L'énergie interne, notée U, peut varier si le système échange de la matière ou de l'énergie avec l'extérieur, que ce soit par transfert thermique, travail ou échange de matière.

Highlight: L'agitation thermique désordonnée des entités microscopiques contribue à l'existence de l'énergie interne d'un système.

Les composantes microscopiques de l'énergie interne comprennent :

• Les énergies cinétiques microscopiques, liées à l'agitation thermique des particules
• Les énergies potentielles d'interaction microscopiques, dues aux interactions intra et intermoléculaires

L'énergie totale d'un système est la somme de son énergie cinétique macroscopique, de son énergie potentielle de pesanteur et de son énergie interne : Etotal = Ec + Epp + U

Example: Pour un système au repos à l'échelle macroscopique, la variation d'énergie totale est égale à la variation d'énergie interne : ΔEtot = ΔU

Le premier principe de la thermodynamique stipule que pour un système fermé au repos, la variation d'énergie interne est égale à la somme des transferts thermiques (Q) et du travail (W) échangés avec l'extérieur : ΔU = Q + W

Vocabulary: Un système fermé n'autorise que les échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail, sans échange de matière.