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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

Première loi de la thermodynamique

Première loi de la thermodynamique

La première loi de la thermodynamique stipule que : "L'énergie totale d'un système isolé n'est ni créée ni détruite, elle reste constante". C'est un principe qui reflète la conservation de l'énergie.

L'énergie n'est transformée que d'un type à un autre. Lorsqu'une classe d'énergie disparaît, une quantité équivalente d'une autre classe doit être produite.

Un corps peut avoir une certaine vitesse. Avoir de la vitesse implique de l' énergie cinétique. Si vous perdez de la vitesse, vous perdez de l' énergie cinétique; qui se transforme en un autre type d'énergie. La conversion peut être en énergie potentielle (si elle acquiert de la hauteur), en énergie thermique (s'il y a tout type de frottement qui la fait chauffer), etc.

Le premier principe de la thermodynamique permet de définir le postulat de la première loi de la thermodynamique :

Si nous fournissons un système adiabatique avec une certaine quantité d'énergie mécanique W, cette énergie ne provoque qu'une augmentation de l' énergie interne du système U. Donc, la forme différentielle de l'énergie interne est:

Première loi de la thermodynamique

Première loi de la thermodynamique pour les systèmes non isolés

Si le système n'est pas isolé, cette égalité n'est pas remplie et le système subit un changement de chaleur.

Première loi de la thermodynamique

Pour la première loi de la thermodynamique, il n'y a pas d'étape triviale de la conception physique de la vue du système fermé à la vue du système ouvert.

Pour les systèmes fermés, les concepts d'enceinte adiabatique et de paroi adiabatique sont essentiels. La matière et l'énergie interne ne peuvent pas pénétrer ou pénétrer un tel mur. Pour un système non isolé, il existe un mur qui permet la pénétration de la matière.

En général, la matière en mouvement diffusif emporte avec elle une certaine énergie appelée énergie interne.

Qu'est-ce qu'un système adiabatique?

Dans la thermodynamique classique, un processus adiabatique est un processus dans lequel le système n'échange pas de chaleur avec son environnement. Il est en équilibre thermique. Un processus adiabatique également réversible est un processus isentropique.

Le terme adiabatique fait référence aux volumes qui empêchent le transfert de chaleur avec l'environnement. Un mur isolé est assez proche d'une limite adiabatique.

Qu'est-ce que l'énergie interne?

L' énergie interne du système est l'énergie requise pour créer un système en l'absence de changements de température ou de volume.

Joule a mené une expérience dans laquelle il a conclu que l'énergie transférée dans une machine thermique faisait partie de l'énergie interne de la machine.

Ces expériences servent à étendre cette observation à tous les systèmes thermodynamiques et à postuler que: si nous fournissons un système isolé avec une certaine quantité d'énergie mécanique W, cela ne provoque qu'une augmentation de l'énergie interne du système U, de la quantité U d'une manière Quoi:

Première loi de la thermodynamique

La variation d'énergie interne est égale au travail fourni.

Cette égalité qui s'applique au système isolé, constitue la définition de l'énergie interne U.

Et si le système n'est pas isolé?

Si le système n'est pas isolé, on constate que:

Équation 2

L'énergie manquante est due à la perte de chaleur. Les pertes sont dues au transfert de chaleur du système vers le milieu extérieur en raison de leurs différences de température.

Ensuite, nous pouvons écrire:

Équation 3

En résumé, nous pouvons dire que la formulation mathématique de la première loi de la thermodynamique, équation précédente, contient trois idées liées:

  • L'existence d'une fonction énergétique interne.

  • Le principe de conservation de l'énergie,

  • La définition de la quantité de chaleur échangée comme énergie en transit.

Résumé et conclusions

La première loi de la thermodynamique est la même que la loi de conservation de l'énergie. Ce principe stipule que:

  • Dans un système isolé, l'énergie n'est ni créée ni détruite. Il ne subit que des transformations.

  • Si un travail mécanique est appliqué à un système, son énergie interne varie.

  • Si le système n'est pas isolé, une partie de l'énergie est convertie en chaleur qui peut entrer ou sortir du système.

  • Un système isolé est un système adiabatique. La chaleur ne peut ni entrer ni sortir. Aucun transfert de chaleur n'est effectué.

      Références

      Auteur :

      Date de publication : 1 juillet 2016
      Dernier examen : 4 juin 2020