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, séparé du reste de l'univers thermodynamique (c'est-à-dire de l'environnement externe) au moyen d'une surface de contrôle (ou arête) 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 extérieur au système qui interagit avec lui).

Classification des systèmes thermodynamiques

Dans la thermodynamique, il existe trois principaux types de systèmes thermodynamiques: ouvert, fermé et isolé. En particulier:

  • Système thermodynamique ouvert. On dit qu'un système est ouvert s'il permet un écoulement avec l'environnement externe, à la fois masse et énergie (à travers la chaleur et / ou le travail et / ou une autre forme d'énergie), à travers sa limite; un exemple d'un système ouvert est un étang rempli d'eau, dans lequel l'eau peut entrer ou sortir de la piscine et peut être chauffée par un système de chauffage et de refroidissement par le vent.
  • Système fermé thermodynamique. En thermodynamique, on dit qu'elle est fermée si elle permet un flux d'énergie avec le milieu extérieur, à travers sa frontière (par la chaleur et / ou le travail et / ou une autre forme d'énergie), mais pas par la masse; un exemple est un cylindre maintenu fermé par une soupape, 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 soupape).
  • 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 externe.

Chacun de ces systèmes peut encore être schématisé en raison de sa complexité interne. La possibilité de subdiviser en sous-systèmes plus petits. De cette façon, nous obtiendrons qu'un système ouvert, adiabatique, 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 frontière, à l'intérieur de laquelle d'autres murs existent.

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 faite 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 parfait, qui est particulièrement simple et versatile; 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 à un niveau macroscopique; mais les transformations ne sont généralement pas idéales et l'approche nécessite une préparation de base plus large.

  • Nous devons faire de nombreuses suppositions sur la structure du système, qui est composée de différentes substances dans différentes phases.
  • Les quantités sont en grandes quantités.
  • Parfois, les causes et les effets de la friction échappent à la perception.
  • Ils sont composés de nombreux éléments qui interagissent, 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 thermodynamiques statistiques.
  • Il est nécessaire de faire de nombreuses suppositions sur la structure du système, qui consiste en différentes substances dans différentes phases.
  • Les quantités sont en grandes quantités.
  • Parfois, les causes et les effets de la friction échappent à la perception.
  • Ils sont composés de plusieurs éléments qui interagissent indépendamment.
  • Parfois, la compétence mathématique est nécessaire pour gérer de très grands nombres ou des concepts assez abstraits.

Parfois, ce niveau est appelé microscopique, mais les atomes 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 un gaz idéal dans le cylindre macroscopiquement, 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 provoque le comportement du système. et ses composants élémentaires.

Surface de contrôle

La surface de contrôle (plus communément appelée la frontière, ou le mur), est cette entité, matérielle ou purement géométrique, qui sépare le système de l'environnement externe; 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 récipient (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: la perméabilité, la rigidité et la thermalité.

Selon son imperméabilité le mur peut être imperméable qui ne permet pas un écoulement de matière) ou poreux permettant 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 des variations de volume, donc travailler)

Selon mur termalidad peut être fixé au mur adiabatique (ne pas permettre l'échange de chaleur) ou d'un mur diathermique (permet l'échange de chaleur).

Classification selon leurs systèmes thermodynamiques. Les systèmes thermodynamiques susmentionnés ne sont rien de plus qu'une combinaison de ces propriétés:

  • Système ouvert: mur poreux, mobile et diathermique
  • Système adiabatique ouvert: paroi poreuse, mobile et adiabatique
  • Système fermé: mur étanche, mobile et diathermique
  • Système adiabatique fermé: mur étanche, mobile et adiabatique
  • Système isolé: mur étanche, rigide et adiabatique.
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Dernier examen: 19 décembre 2017