SYSTÈMES OUVERTS, thermodynamique

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On attribue volontiers en physique le nom de système au modèle stylisé d'un milieu naturel en vue de simplifier son étude théorique. Le solide strictement indéformable, le fluide incompressible et le gaz parfait sont des exemples classiques de tels systèmes.

En particulier, un système fermé désigne une portion invariable de matière ou, de la même façon, un ensemble donné de points matériels. Dans tous ces cas, les seuls échanges possibles avec l'environnement extérieur sont de nature énergétique. En leur absence, le système fermé est réputé isolé.

En revanche, tout échange de matière avec le milieu extérieur est le propre d'un système ouvert. Par exemple, une masse de fluide en voie de condensation représente un système fermé, mais chacune des phases considérée séparément est un système ouvert, puisque la masse de liquide croît aux dépens de la masse de vapeur.

L'utilité d'une semblable représentation s'est imposée progressivement, tant en mécanique des fluides avec l'étude des appareils à jets, des fusées et des turboréacteurs, qu'en thermodynamique, avec celle d'un grand nombre de processus physico-chimiques continus, dont notamment les mécanismes du type réaction-diffusion et le comportement de phases superficielles non autonomes. De plus, toute tentative d'interprétation de l'ordre biologique à partir des lois de la thermodynamique pose a priori un problème de système ouvert. Dans cette discipline, l'interprétation de systèmes à masses variables n'est pas récente, puisqu'elle apparaît déjà, au moins tacitement, dans l'œuvre de J. W. Gibbs sur l'équilibre des systèmes chimiques hétérogènes (Equilibrium of Non-Homogeneous Substances. Collected Works, Longmans Green, Londres, 1875-1878). Toutefois, la formulation explicite des bilans de conservation de la masse de chaque constituant, de la quantité de mouvement, de l'énergie interne ou totale (premier principe), comme celle du bilan entropique (second principe), qui régissent les différents flux d'échange entre un sys [...]


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Écrit par :

  • : professeur émérite de la faculté des sciences à l'université de Bruxelles, président d'honneur de l'Institut international du froid, membre de l'Académie royale

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Pour citer l’article

Paul GLANSDORFF, « SYSTÈMES OUVERTS, thermodynamique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-ouverts-thermodynamique/