ÉNERGIELa notion

La thermodynamique s'intéresse aux échanges d'énergie entre systèmes macroscopiques. À l'échelle atomique, ces systèmes sont composés de particules (molécules) douées d'énergie cinétique, et aussi d'énergie potentielle mutuelle représentant l'interaction de ces particules entre elles. On appelle énergie interne cette énergie associée à la mécanique interne du système à l'échelle microscopique. La description détaillée d'un état du système met en jeu un grand nombre des variables (positions de toutes les molécules ; leurs vitesses ; leurs orientations, etc.). Cependant, à l'échelle moins fine qui est la nôtre, les propriétés du système sont suffisamment bien décrites par un petit nombre de variables, dites macroscopiques (le volume, la masse, la pression, la température, l'indice de réfraction, etc.). L'énergie interne d'un système à l'équilibre apparaît alors comme une fonction des variables macroscopiques d'état.

Le travail est de l'énergie échangée par un système avec l'extérieur sous forme ordonnée. C'est-à-dire que les particules sont toutes poussées dans un même sens sous l'influence de forces extérieures : électrons sous l'influence d'un champ électrique, molécules sous la poussée d'un piston, etc. Ce travail peut être de diverse nature. Il peut s'agir, par exemple, d'un travail électrique : le système est traversé par un courant électrique qui entre par une borne et sort par une autre. Un générateur extérieur fait régner entre ces bornes une différence de potentiel électrique U et débite un courant d'intensité I. Le travail reçu par le système pendant un temps dt est alors dW = UI dt. Un cas fréquent pour les fluides est le travail des forces de pression. Un fluide occupant un volume V est soumis à une pression extérieure p₀, si le volume varie de dV, le travail reçu par le système est dW = — p₀dV. Si la pression interne p est égale à p₀, le système est pratiquement à l'équilibre et la transformation est dite réversible ; le travail reçu est alors — pdV.

Un transfert d'énergie se fait sous forme de chale [...]