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Thermodynamique P. Amiot p, V, T vide eau eau • • • 1 2 t1 t2 t' p V p1 p2 p' V

Thermodynamique P. Amiot p, V, T vide eau eau • • • 1 2 t1 t2 t' p V p1 p2 p' V1 V2 V' p V ° • • • • 3 1 2 4 T' T'' ′ T ′ ′ T Moteur W Qi Qs V S1 S2 p1 p2 Thermodynamique P. Amiot Département de physique, de génie physique et d’optique ⋆ Université Laval ⋆ Québec ⋆ Canada Cet ouvrage a été rédigé avec Scientiﬁc WorkPlace (SWP) et composé avec MiKTeX ⃝ c 1998-2018 P. Amiot Département de physique, de génie physique et d’optique Université Laval, Québec, Canada Tous droits réservés. Aucun extrait de cet ouvrage ne peut être reproduit, sous quelque forme ou par quelque procédé que ce soit (machine électronique, mécanique, à photocopier, à enregistrer ou tout autre) sans l’autorisation écrite préalable de l’auteur. p v compression du gaz liquéfaction compression du liquide p V ° • • • • 3 1 2 4 T' T'' eau ′ T ′ ′ T Moteur W Qi Qs • • • 1 2 t1 t2 t' p V p1 p2 p' V1 V2 V' O T p A C B gaz solide liquide V S1 S2 p1 p2 p, V, T vide eau Sommaire 1 Éléments de thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 Température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 La chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Capacité thermique (chaleur spéciﬁque) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.4 Chaleur latente et changement de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.5 Expansion (linéaire) des solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.6 Autres variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 Introduction à la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1 Bref historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Position de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 Les variables de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1 Le système thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 Identiﬁcation des variables de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . 7 3.3 État thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.4 Relation entre les variables: l’équation d’état . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.5 Et la chaleur? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.6 Chaleur et température, capacité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.7 Équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.8 Traitement mathématique des variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.9 Autres variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4 La première loi de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . 13 4.1 Énoncé de la première loi de la thermodynamique . . . . . . . . . . . . 13 ≡ ≡ ≡ ◁ ◁ ◁◁ ◁ ◁ ◁ ◁ ◁ ↶ ↶ ↶ ↷ ↷ ↷ ▷ ▷ ▷ ▷ ▷ ▷▷ ▷ ▷ i v 4.2 Cp vs Cv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2.1 Intermède: Dimensions et constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.2.2 Expérience imaginée : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.3 Deux expériences importantes dues à Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.3.1 Expérience de Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.3.2 Chaleur = Énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 5 Transformations thermodynamiques et leur représentation 19 5.1 Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.2 Réversibilité et irréversibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.2.1 Transformation isothermique : T = constante . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.3 Transformation adiabatique : ∆Q = 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5.4 Transformations à pression constante et à volume constant, isobares et isochores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.4.1 À pression constante : isobares : p = constante. . . . . . . . . . . . . . . 23 5.4.2 À volume constant : isochores : V = constante . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.5 Cycles thermodynamiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.6 Cycle de Carnot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.7 Autre représentation . . uploads/Sante/ feuille-tage.pdf