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Le premier principe de la thermodynamique

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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 WW : transfert de nature macroscopique ordonné entre le système thermodynamique et le milieu extérieur.
  • Transferts d’énergie thermique QQ : 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 QQ, qui a lieu de façon désordonnée, est appelé échange thermique.

Convention de signes

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

ΔE=W+Q\Delta E = W+Q

  • La variation d’énergie interne ΔU\Delta U d’un système thermodynamique macroscopiquement au repos est égale à :

ΔU=Wtotal+Qtotal\Delta U= W{\text{total}} + Q{\text{total}}

  • Si le système thermodynamique est fermé, alors Q=W=0Q=W=0, soit ΔU=0\Delta U=0.