THERMODYNAMIQUE PRINCIPES DE LA
THERMODYNAMIQUE - Lois fondamentales
Le principe d'équivalence des unités de chaleur et de travail est généralement attribué au médecin allemand J. R. von Mayer, qui l'a formulé pour la première fois en 1842 dans ses Remarques sur les forces inanimées de la nature. Mais on doit aussi associer à la même découverte le nom de J. P. Joule avec, comme précurseurs, B. Thompson (co […] Lire la suite
AFFINITÉ CHIMIQUE
La notion d'affinité chimique est relativement ancienne. On la rencontre déjà, bien que sous un aspect encore purement qualitatif, dans les spéculations des alchimistes sur la transmutation des métaux au Moyen Âge (Albert le Grand, 1193-1280). Quant au terme lui-même, il semble avoir été introduit en chimie vers 1773 par le Hollandais Boerhaave de Leyde. Il faut attendre ensuite la seconde moit […] Lire la suite
BIOÉNERGÉTIQUE
Dans le chapitre « Thermodynamique et bioénergétique » : […] Historiquement, les phénomènes énergétiques ont d'abord été étudiés à propos des machines à vapeur. Une science s'est ainsi édifiée, qui s'applique à tous les domaines de la physique, de la chimie et de la biologie. Son importance est fondamentale et son application universelle, bien qu'elle ait conservé le nom de thermodynamique. La thermodynamique repose sur deux principes qui ne sont pas direc […] Lire la suite
BOLTZMANN LUDWIG (1844-1906)
Dans le chapitre « L'interprétation probabiliste du deuxième principe de la thermodynamique » : […] À partir de ce deuxième principe, Loschmidt a présenté à Boltzmann une objection redoutable, souvent reprise depuis lors, et qui consiste à affirmer l'impossibilité de faire sortir des équations réversibles de la mécanique une interprétation des processus irréversibles de la thermodynamique. Boltzmann a parfaitement compris la valeur de l'objection et y a trouvé un levier puissant pour renouveler […] Lire la suite
CARNOT SADI (1796-1832)
Dans le chapitre « Un pionnier de la thermodynamique » : […] En dépit de l'importance qu'elle prit, trente ans plus tard, dans le développement de la thermodynamique, la théorie de Carnot fut pratiquement ignorée de son temps. Cela est dû au fait que les Réflexions envisageaient une machine à feu idéale, étudiée dans des conditions irréalisables, et non une machine capricieuse, inefficace, mais réelle, que les ingénieurs auraient eu à mettre au point. Il n […] Lire la suite
CLAUSIUS RUDOLF (1822-1888)
Dans le chapitre « Le deuxième principe de la thermodynamique » : […] Né à Köslin, en Poméranie, Clausius fréquenta les universités de Berlin, puis de Halle dont il sortit diplômé en 1848. Professeur jusqu'à sa mort, il fut titulaire de la chaire de physique de l'École royale d'artillerie et du génie à Berlin (1850-1855), puis, simultanément, à l'université et à l'École polytechnique de Zurich (1855-1867), ensuite à l'université de Würzburg (1867-1869), enfin à cell […] Lire la suite
DÉGÉNÉRESCENCE, physique
Terme utilisé dans différents domaines de la physique. Un niveau énergétique est dit dégénéré lorsque plusieurs états d'un même système (atome, électron,etc.) possèdent une même énergie tout en différant les uns des autres par d'autres caractères. La dégénérescence est un concept classique utilisé en théorie des petites oscillations d'un système (macroscopique ou microscopique) à plusieurs degrés […] Lire la suite
ÉNERGIE - La notion
Dans le chapitre « Les principes de la thermodynamique » : […] Le premier principe, ou principe de l'équivalence , énonce l'équivalence du travail et de la chaleur. Dans une transformation fermée, où le système revient à un état macroscopique identique à celui dont il est parti, l'énergie interne n'a pas varié. Si le système a reçu du travail, il a cédé de la chaleur et, s'il a reçu de la chaleur, il a cédé du travail. Dans une transformation quelconque, on […] Lire la suite
ENTROPIE
Dans le chapitre « La variation d'entropie » : […] La variation d'entropie entre deux états d'un système thermodynamique se calcule à partir d'une transformation réversible (Carnot disait « idéale ») qui joint ces deux états. Supposons que, au cours de cette transformation, le système soit mis en contact avec plusieurs sources de chaleur, de températures absolues T 1 , T 2 ,..., qui lui fournissent les quantités de chaleur (algébriques) Q 1 , Q 2 […] Lire la suite
GÉNIE CHIMIQUE
Dans le chapitre « Lois d'équilibre entre phases » : […] La connaissance des lois d'équilibre entre phases, par une analyse thermodynamique du système ou, tout simplement, par une série d'expériences, est fondamentale pour savoir si une séparation est possible ou non. L'examen des courbes d'équilibre permet d'apprécier a priori si l'opération unitaire envisagée sera plus ou moins difficile à réaliser. Les lois d'équilibre entre phases sont tirées des p […] Lire la suite
HASARD & NÉCESSITÉ
Dans le chapitre « Les risques de la définition » : […] L'enjeu de la question du hasard et de la nécessité était de savoir si le fait d'appartenir à une tradition qui ne se satisfait pas d'une recherche de connaissances « purement pragmatiques » et associe aux sciences les valeurs d'une recherche d'intelligibilité implique une relation privilégiée entre science et déterminisme. Jusqu'ici, on a pu constater ce privilège de fait et mesurer le prix dont […] Lire la suite
IRRÉVERSIBILITÉ
Dans le chapitre « L'irréversibilité en thermodynamique, conséquence du deuxième principe » : […] Le deuxième principe de la thermodynamique codifie l'irréversibilité. Il se formule comme un bilan de la variation d'une fonction d'état du système, appelée l' entropie , communément désignée par la lettre S. La variation d S de l'entropie au cours d'une transformation du système peut toujours se décomposer en deux parties : la variation d e S due à l'échange d'énergie et de matière entre le systè […] Lire la suite
LIAISONS CHIMIQUES - Liaisons biochimiques faibles
La biologie a vu s'effacer depuis le début de ce siècle ce qui la séparait de la physique du fait que l'on s'est accordé à reconnaître qu'une modélisation en termes physico-chimiques pourrait, sans doute, expliquer les architectures et les processus qui caractérisent le vivant. Et plus particulièrement, c'est à la fin du premier quart du siècle que la description d'édifices atomiques complexes, l […] Lire la suite
PRIGOGINE ILYA (1917-2003)
Dans le chapitre « Structures dissipatives » : […] Ilya Prigogine est né le 25 janvier 1917 à Moscou, il est le fils d'un ingénieur chimiste devenu directeur d'usine. Fuyant la Russie soviétique en 1921, la famille s'installe à Bruxelles après un court séjour à Berlin. Après avoir fait ses études secondaires à l'Athénée d'Ixelles, un faubourg de Bruxelles, Ilya Prigogine entre à l'Université libre de Bruxelles pour étudier la chimie et la physique […] Lire la suite
RÉFLEXIONS SUR LA PUISSANCE MOTRICE DU FEU (S. Carnot)
Sadi Carnot (1796-1832) publie en 1824 ses Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance ; le principe, dit de Carnot, qu'il y énonce constitue le deuxième principe de la thermodynamique. Le rendement maximal d'un moteur thermique apparaît comme dépendant uniquement des températures des sources et non pas de la nature de l'agent. Quasi ignorée […] Lire la suite
STATISTIQUE THERMODYNAMIQUE
L'interprétation de l'évolution des systèmes physiques nécessite à la fois les lois de la dynamique, classique ou quantique, et celles de la thermodynamique. Par conséquent, il est important de clarifier la relation entre dynamique et thermodynamique, et de formuler une théorie microscopique des processus irréversibles . En particulier, on souhaiterait obtenir une définition microscopique de l' en […] Lire la suite
TEMPS
Dans le chapitre « Dissymétrie passé-futur » : […] L'irréversibilité du temps est manifeste dans les phénomènes ondulatoires, où d'ailleurs des observations simples la montrent liée à la dégradation de l'énergie. Lorsqu'une météorite traverse l'atmosphère, elle est freinée en émettant une onde balistique divergente. Une pierre jetée dans un étang y engendre des ondes de volume et de surface divergentes qui, après réflexions et absorptions multiple […] Lire la suite
THERMODYNAMIQUE (notions de base)
Dans le chapitre « Le troisième principe et le principe zéro » : […] Les premier et deuxième principes ont pendant longtemps joué le rôle primordial de postulats de la théorie physique qu'est devenue avec eux la thermodynamique. Ils le restent dans certaines présentations de cette théorie, et sont en tout cas le point de départ de la plupart des applications. Pourtant, l'évolution des techniques expérimentales et la recherche d'une plus grande cohérence théorique o […] Lire la suite
THERMODYNAMIQUE - Thermodynamique technique
La thermodynamique technique applique les premier et second principes aux machines thermiques. La liquéfaction des gaz, l'industrie frigorifique, le fonctionnement des pompes à chaleur, la climatisation, les moteurs à combustion, etc., sont autant de domaines concernés par ces lois, et les diagrammes et cycles qu'on peut en déduire. […] Lire la suite
THERMODYNAMIQUE - Processus irréversibles non linéaires
Dans le chapitre « Transitions de non-équilibre ; bifurcations et fluctuations » : […] Dans un grand nombre de situations d'intérêt physique, il arrive que l'évolution d'un système soit régie par des lois non linéaires . Nous allons illustrer cette éventualité par un exemple chimique qui fait intervenir le phénomène de la catalyse . Considérons la décomposition de l'éther par pyrolyse en phase gazeuse. Dans des conditions usuelles, ce processus est relativement lent. L'addition de q […] Lire la suite
VIE
Dans le chapitre « La vie comme information » : […] Si l'on entend par cybernétique une théorie générale des opérations contrôlées, exécutées par des machines montées de façon telle que leurs effets ou leurs produits soient conformes à des normes fixées ou ajustés à des situations instables, on conviendra qu'il était normal que les régulations organiques, et avant tout celles qu'assure le système nerveux, deviennent un jour le modèle de ces machine […] Lire la suite
Carnot : cycle de gaz parfait
graphique
Cycle de Carnot dans le diagramme (p, V)
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Isotherme de Van der Waals : instabilité
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Instabilité sur l'isotherme de Van der Waals
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James Prescott Joule
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Le physicien britannique James Prescott Joule (1818-1889) compte parmi les plus importants fondateurs de la thermodynamique
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James Watt (1)
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L'ingénieur et inventeur écossais James Watt (1736-1819)
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Julius von Mayer
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Le physicien et médecin allemand Julius Robert von Mayer (1814-1878)
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Carnot : cycle de gaz parfait
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Isotherme de Van der Waals : instabilité
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James Prescott Joule
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James Watt (1)
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Julius von Mayer
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