Premier principe thermodynamique

[invitea86014ac]

Bonjour à vous.

Dans un de mes cours de thermodynamique, j'étudie le travail des forces de pression sur un volume microscopique.
Le résultat énonce est le suivant
"Au niveau élémentaire, le travail des forces de pression ne vaut -Pdv que si P est uniforme.
En présence d'un gradient de P, W=-Pdv+dEc"

Je ne comprends pas très bien l’intérêt de cette formule et quand on doit l'utiliser...
De plus un peu plus tard il la reprenne pour dire ceci
"Au niveau particulaire, l’énergie cinétique se simplifie dans le premier principe (puisque d(U+Ec)=w+Q), on a alors Q=Tds pour toute particule même compressible"
Et ajouter ensuite " INSISTONS, ceci n'est vrai que pour une PARTICULE (élémentaire)"

Je ne comprends pas ce qu'implique le fait que ce soit élémentaire. Ça veut dire qu'on ne peut pas l’intégrer ?

Merci à vous
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[invite490b7332]

Il y a deux approches de la thermodynamique :

L'aspect élémentaire est un élément, petit, du gaz par exemple, mais décrit par des quantités macroscopiques : Pression, Volume, Etc...

L'aspect particulaire fait appel à la mécanique statistique et dans ce cas là, on applique un principe très puissant, l'ergodicité: On remplace une moyenne d'ensemble ( à savoir les particules du gaz) par une moyenne temporelle. Et donc, en appliquant ce principe, en moyenne chaque particule fluctue (de façon désordonnée donc). Cette fluctuation est aléatoire, il n'y a aucun déterminisme et donc aucun travail.

Ce résultat, microscopique ou particulaire, donne une explication à ce qu'est la température, mais le premier principe reste le premier principe pour un gaz avec deux composantes : déterministe w et aléatoire Q.

[invitea86014ac]

Tout d'abord je te remercie beaucoup pour ta réponse.
Mais ce que je ne comprends pas c'est pourquoi W=-Pdv tout simplement.
Au niveau particulaire il se rajoute ce terme +dEc.
Dans quelles mesures dois-je utiliser cette formule plutôt que l'autre ?

Et pour rebondir sur ta réponse, les résultats qu'on trouve pour les "particules" ne se généralisent pas a la physique "élémentaire" ?
Je réécris la phrase qui me pose problème dans mon cours :
"Q=Tds pour toute particule même compressible, INSISTONS, ceci n'est vrai que pour une PARTICULE (élémentaire)"

[Amanuensis]

Imaginons un cylindre mobile incompressible dans un tube horizontal de section S, le mobile rentrant "juste" dans le tube avec des pressions différentes P1 et P2 sur les deux faces. Le volume étant invariant, le terme PdV est nul. Pourtant il y un travail des forces de pression si le cylindre est libre : la différence entre les forces s'exerçant sur les deux faces est S(P2-P1), le mobile est accéléré, son énergie cinétique change. Le travail est δW = S(P2-P1)dx = dEc.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite93279690]

Bonjour à vous.

Dans un de mes cours de thermodynamique, j'étudie le travail des forces de pression sur un volume microscopique.
Le résultat énonce est le suivant
"Au niveau élémentaire, le travail des forces de pression ne vaut -Pdv que si P est uniforme.
En présence d'un gradient de P, W=-Pdv+dEc"

Je ne comprends pas très bien l’intérêt de cette formule et quand on doit l'utiliser...
De plus un peu plus tard il la reprenne pour dire ceci
"Au niveau particulaire, l’énergie cinétique se simplifie dans le premier principe (puisque d(U+Ec)=w+Q), on a alors Q=Tds pour toute particule même compressible"
Et ajouter ensuite " INSISTONS, ceci n'est vrai que pour une PARTICULE (élémentaire)"

Je ne comprends pas ce qu'implique le fait que ce soit élémentaire. Ça veut dire qu'on ne peut pas l’intégrer ?

Merci à vous

Salut,

Ca ressemble à la thermo qu'on ferait en mécanique des fluides. Le premier principe de la thermodynamique dit que la variation d'énergie interne d'un système est la somme d'un travail et d'un échange de chaleur. Cela est toujours vrai quelque soit le système.

Maintenant, si on considère une particule fluide par exemple (terme consacré pour parler d'environ un micromètre au cube de fluide), son énergie n'est pas uniquement caractérisée par son energie interne (qui indique quelle est l'énergie de ses constituants) mais aussi par son energie de translation caractérisée par l'energie cinétique de son centre de masse. On sait par le théorème de l'énergie cinétique que dEc = dWext (le travail élementaire des forces exterieures), on peut donc dire que la variation d'énergie totale :
d(U+Ec) = W(dV) + dWext + Q
Un exemple direct est celui de la loi de Bernouilli dans laquelle, la particule fluide est incompressible donc W(dV) = 0, il n'y a pas d'échange de chaleur donc Q = 0 et le travail exterieur sur la particule fluide peut s'exprimer comme dérivant d'un potentiel -(PV+mgz), il en ressort en unités volumiques :

[invitea86014ac]

Merci à vous deux pour vos réponses qui m'ont réellement éclairé !
J'ai encore une dernière question qui n'a pas vraiment de lien :
Dans le second principe de la thermodynamique j'ai vu Sc=0 (entropie crée) n'implique pas la reversibilité....
Est-ce vrai ?
Avez vous des contres exemples ?
Merci