Fiche de révision : Le premier principe de la thermodynamique

Système 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.

Système fermé

• Un système fermé est un système thermodynamique n’échangeant pas de matière avec le milieu extérieur.
• Un système ouvert est un système thermodynamique échangeant de la matière avec le milieu extérieur.
• Un système thermodynamique fermé ne peut pas échanger de matière avec le milieu extérieur, mais il peut bien entendu échanger de l’énergie.

Transferts d’énergie

Nature des 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.
• Un transfert d’énergie mécanique de nature macroscopique ne peut avoir lieu que si le système est compressible.
• Un transfert d’énergie thermique $Q$, qui a lieu de façon désordonnée, est appelé échange thermique.

Convention de signes

• L’énergie sous forme de travail $W$ ou de nature thermique $Q$ 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 totale $\Delta E$ d’un système thermodynamique fermé est égale à la quantité de travail $W$ et d’énergie thermique $Q$ échangés avec le milieu extérieur.

$\Delta E = W+Q$

• 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 fermé, alors $Q=W=0$, soit $\Delta U=0$.