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Thermodynamique

Thermodynamique

La thermodynamique est la partie de la physique qui traite de la relation entre la chaleur et le travail. Il étudie les effets de la variation de pression, température et volume d'un système physique (on entend par système physique un liquide, un matériau, un ensemble de corps, etc.), à un niveau macroscopique, c'est-à-dire observable.

Le terme thermodynamique vient de la racine thermique, qui signifie chaleur et dynamique qui se réfère au mouvement. Le mouvement de la chaleur dans un corps.

La matière est composée de différentes particules qui se déplacent de manière désordonnée (ce que l'on appelle l'entropie). La thermodynamique étudie ce mouvement désordonné.

La thermodynamique est d'une grande importance car elle décrit un grand nombre de phénomènes physiques, y compris le fonctionnement des moteurs thermiques.

Étude de la thermodynamique

Les principaux éléments que nous devons étudier la thermodynamique sont:

  • Les lois de la thermodynamique. Ces lois de la thermodynamique définissent la manière dont l'énergie peut être échangée entre les systèmes physiques sous forme de chaleur ou de travail. Il y a 4 lois de la thermodynamique qui sont énumérées en commençant par la loi zéro de la thermodynamique.
  • Entropy. L'entropie définit le désordre dans lequel se déplacent les particules internes qui composent la matière. L'entropie est une quantité qui peut être définie pour n'importe quel système.

En thermodynamique, les interactions entre différents systèmes sont étudiées et classées. Cette étude conduit à définir des concepts tels que le système thermodynamique et son contour. Un système thermodynamique est caractérisé par ses propriétés, liées les unes aux autres par les équations d'état. Ceux-ci peuvent être combinés pour exprimer l'énergie interne et les potentiels thermodynamiques, utiles pour déterminer les conditions d'équilibre entre les systèmes et les processus spontanés.

Avec ces outils, la thermodynamique décrit comment les systèmes réagissent aux changements dans leur environnement.

Évolution historique de la thermodynamique

Au début, les développements technologiques, tels que les moteurs à vapeur ou les thermomètres, ont été menés de manière empirique. Mais ce n'est qu'au XIXe siècle que des scientifiques comme Carnot et Joule ont formalisé leurs résultats et déterminé les causes théoriques de leur fonctionnement.

Initialement, la thermodynamique a été étudiée pour augmenter l'efficacité des premiers moteurs à vapeur.

Applications de la thermodynamique

La thermodynamique peut être appliquée à une grande variété de sujets scientifiques et techniques, tels que les moteurs, les transitions de phase, les réactions chimiques, les phénomènes de transport et même les trous noirs.

L'étude de la thermodynamique est d'une grande importance dans les moteurs thermiques. Le cycle diesel, le cycle Otto ou la machine à vapeur ou le moteur Stirling ont une relation étroite avec la thermodynamique et ses lois car il y a un échange de chaleur dans chacun d'eux.

Les résultats de la thermodynamique sont essentiels pour d'autres domaines de la physique et de la chimie, du génie chimique, de l'ingénierie aérospatiale, du génie mécanique, de la biologie cellulaire, du génie biomédical et de la science des matériaux.

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Dernier examen: 30 août 2017

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