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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

Système thermodynamique

Système thermodynamique

Un système thermodynamique est une partie de l'espace matériel, séparée du reste de l'univers thermodynamique (c'est-à-dire de l'environnement extérieur) au moyen d'une surface de contrôle (ou bord) réelle ou imaginaire, rigide ou déformable.

Un système thermodynamique peut être le siège de transformations internes et d'échanges de matière et / ou d'énergie avec l'environnement externe (c'est-à-dire tout ce qui est externe au système qui interagit avec lui).

Classification des systèmes thermodynamiques

En thermodynamique, il existe trois principaux types de systèmes thermodynamiques: ouverts, fermés et isolés. En particulier:

  • Système thermodynamique ouvert. On dit qu'un système est ouvert s'il permet un écoulement avec l'environnement extérieur, à la fois la masse et l'énergie (par la chaleur et / ou le travail et / ou d'autres formes d'énergie), par sa limite; Un exemple d'un système ouvert est un étang plein d'eau, dans lequel l'eau peut entrer ou sortir de la piscine et peut être chauffée par un système de refroidissement et de chauffage par le vent.
  • Système thermodynamique fermé. En thermodynamique, il est dit fermé s'il permet un flux d'énergie avec l'environnement extérieur, à travers sa frontière, (au moyen de chaleur et / ou de travail et / ou d'une autre forme d'énergie), mais pas de masse; Un exemple est un cylindre maintenu fermé par une valve, qui peut chauffer ou refroidir, mais ne perd pas de masse (alors que le même cylindre se comporte comme un système ouvert si nous ouvrons la valve).
  • Système adiabatique. Un système est adiabatique lorsqu'il n'échange pas de chaleur avec l'environnement.
  • Système thermodynamique isolé. On dit qu'un système est isolé s'il ne permet pas un flux d'énergie ou de masse avec l'environnement extérieur.

Chacun de ces systèmes peut encore être schématisé en raison de sa complexité interne. La possibilité de se subdiviser en sous-systèmes plus petits. De cette façon, nous obtiendrons qu'un système ouvert, adiabatique ouvert, fermé, adiabatique et isolé peut être:

  • Système thermodynamique simple: un système est simple s'il est limité par une limite, à l'intérieur de laquelle il n'y a pas d'autres murs.
  • Système thermodynamique composite: un système est composé s'il est délimité par une limite, à l'intérieur de laquelle se trouvent d'autres murs.

Description microscopique et macroscopique du système thermodynamique

Un système thermodynamique peut être vu d'un point de vue macroscopique et microscopique.

Caractéristiques d'une description macroscopique d'un système simple:

  • Aucune hypothèse n'est formulée sur la structure du système.
  • Les quantités nécessaires pour le décrire sont de petites quantités: pression, volume, température, quantité de gaz.
  • Ils sont perceptibles par nos sens.
  • Il y a l'équation d'état du gaz idéal, qui est particulièrement simple et polyvalent; De plus, d'autres équations de transformation facilitent le calcul des énergies et des masses échangées.

Caractéristiques d'une description d'un écosystème

C'est une description plus compliquée, traitée au niveau macroscopique; mais normalement les transformations ne sont pas idéales et l'approche nécessite une préparation de base plus large.

  • Nous devons faire de nombreuses hypothèses sur la structure du système, qui est composé de différentes substances dans différentes phases.
  • Les quantités sont en grande quantité.
  • Parfois, les causes et les effets de la friction échappent à la perception.
  • Ils sont constitués de nombreux éléments en interaction, parfois de manière complexe.
  • Parfois, la compétence mathématique de traiter de très grands nombres est requise.

Caractéristiques de la description moléculaire d'un système

  • C'est une description plus compliquée, l'approche nécessite une préparation de base plus large, nécessite généralement des bases de thermodynamique statistique.
  • Il est nécessaire de faire de nombreuses hypothèses sur la structure du système, qui se compose de différentes substances dans différentes phases.
  • Les quantités sont en grande quantité.
  • Parfois, les causes et les effets de la friction échappent à la perception.
  • Ils sont composés de nombreux éléments qui interagissent indépendamment.
  • Parfois, la compétence mathématique est nécessaire pour gérer de très grands nombres ou plutôt des concepts abstraits.

Parfois, ce niveau est appelé microscopique, mais les atomes dont les molécules ne sont pas visibles au microscope; De plus, le principe d'incertitude de Heisenberg est presque toujours important au niveau moléculaire.

Système simple: pour décrire macroscopiquement un gaz idéal dans la bouteille, il suffit de prendre en compte la pression, la température, la quantité de gaz et le volume.

Système moléculaire: Pour décrire un système moléculaire, il est nécessaire de considérer les molécules et les atomes et de décrire mathématiquement toutes les positions qu'ils prennent comme pression, volume et changement de température, en tenant compte du principe d'incertitude, qui rend le comportement du système et de ses composants élémentaires.

Surface de contrôle

La surface de contrôle (plus communément appelée la frontière, ou le mur), est cette entité, matériellement ou purement géométrique, qui sépare le système de l'environnement extérieur; Un exemple de paroi matérielle est la surface d'un cylindre (généralement en fonte), tandis qu'un exemple de paroi géométrique est la surface de contact entre l'air et l'eau dans un verre (ou même entre l'eau et le verre).

Classification d'une zone de contrôle

La paroi d'un système thermodynamique peut être classée selon trois paramètres essentiels: perméabilité, rigidité et thermique.

Selon son imperméabilité, le mur peut être imperméable ne permettant pas un écoulement de matière) ou poreux qui permet un écoulement de matière, même sélectivement (comme son nom l'indique).

Selon la rigidité, le mur peut être rigide (il ne permet pas les changements de volume, donc ça marche) ou mobile (il permet les variations de volume, donc travaillez)

Selon le thermique, le mur peut être un mur adiabatique (ne permet pas l'échange de chaleur) ou un mur diathermique (permet un échange de chaleur).

Classification selon ses systèmes thermodynamiques. Les systèmes thermodynamiques susmentionnés ne sont rien d'autre qu'une combinaison de ces propriétés:

  • Système ouvert: paroi poreuse, mobile et diathermique
  • Système adiabatique ouvert: paroi poreuse, mobile et adiabatique
  • Système fermé: paroi étanche, mobile et diathermique
  • Système adiabatique fermé: paroi étanche, mobile et adiabatique
  • Système isolé: paroi étanche, rigide et adiabatique.
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    Dernier examen: 14 janvier 2020