Le premier principe de la thermodynamique

Système thermodynamique

• Un système thermodynamique est l’ensemble des entités contenues à l’intérieur d’une surface fermée.
• Un système thermodynamique doit toujours être distingué de façon très précise du reste de l’environnement appelé milieu extérieur.
• La paroi ou frontière séparant le système du milieu extérieur est alors une interface d’échanges entre ces deux milieux.
• Un système thermodynamique fermé ne peut pas échanger de matière avec le milieu extérieur, mais il peut bien entendu échanger de l’énergie.
• Un système thermodynamique ouvert échange de la matière et de l’énergie avec le milieu extérieur.
• Un système thermodynamique isolé n’échange ni matière ni énergie avec le milieu extérieur.

Échanges d’énergie

• Transferts d’énergie sous forme de travail $W$ : transfert de nature macroscopique ordonné entre le système thermodynamique et le milieu extérieur.
• Transferts d’énergie thermique $Q$ : transfert de nature microscopique désordonné entre le système thermodynamique et le milieu extérieur.
• L’énergie sous forme de travail ou de nature thermique doit être comptée :
• positivement lorsque le système la reçoit du milieu extérieur ;
• négativement lorsque le système la cède au milieu extérieur.

Premier principe de la thermodynamique

• La variation d’énergie $\Delta E$ totale d’un système thermodynamique fermé est égale à la quantité de travail $W$ et d’énergie thermique $Q$ échangés avec le milieu extérieur. $$\Delta E = W+Q$$ Ces énergies sont exprimées en joule $(\text{J})$.
• La variation d’énergie interne $\Delta U$ d’un système thermodynamique macroscopiquement au repos est égale à : $$\Delta U= W_{\text{total}} + Q_{\text{total}}$$
• Si le système thermodynamique est isolé, l’énergie interne est alors constante soit : $\Delta U=0$.