Compatibilité Premier Principe de la Thermo et Théorème de l'Energie Cinétique ?

[invite5e34a2b4]

Bonjour à tous,

C'est le premier semestre où je fais de la thermo et je trouve ça intéressant ... quand on prend le temps d'expliquer les choses. Mais mon prof considère la thermo comme une suite de formules, quelque chose de calculatoire alors que c'est plus profond que ça. Ce qui fait que je vais chercher dans d'autres livres et finalement c'est assez intéressant.

Et là, j'ai une question. Je cherche à prouver la compatibilité entre le premier principe de la thermodynamique et le théorème de l'énergie cinétique vu en méca (plus précisément la formule qui donne la variation de l'énergie mécanique). Du moins, disons que j'essaie de montrer qu'ils ne sont pas incompatibles. Et ça, je le trouve nulle part, dans aucun des livres où j'ai cherché.
Tout d'abord, un des problèmes que j'ai eu, c'est que selon les livres, la version du premier principe de la thermo (dans le cas général où le système n'est pas au repos) est différent. Bon j'ai choisi celui qui me paraît le plus plausible.

Donc voici mes calculs :

- Le premier principe de la thermodynamique (le plus plausible selon moi) est :

E_tot = ( E_cin^Macro + E_pot,ext + U ) = W_ext^NC + Q.

(Macro = (énergie cinétique) macroscopique,
NC = (travail des forces) non conservatives,
et E_pot,ext= énergie pot. due aux forces ext.)


- et la formule de variation de l'énergie mécanique vue en mécanique donne:

E_méca = ( E_cin^Macro + E_pot,ext + E_cin^micro + E_pot,int ) = W_ext^NC + W_int^NC


Et donc, en soustrayant la 2e égalité à la 1ère, j'obtiens :


U - ( E_cin^micro - E_pot,int ) = Q - W_int^NC


Et arrivé là, j'arrive pas à interpréter correctement cela. Une des question que je me pose est celle-ci :

- Comment sont liés Q et W_int^NC ? Puisque par exemple, les forces de frottements (qui sont non-conservatives) sont à l'origine de perte d'énergie sous forme de chaleur, est-ce qu'il existe une relation entre ces 2 termes du style Q + autres choses W_int^NC ? (quelles sont par exemple ces autres choses?)

J'ai d'autres questions, mais je les poserai plus tard en fonction des réponses que vous me donnez.

Donc, voilà, si quelqu'un pouvait m'aider à voir plus clair dans tout cela, ce serait hyper sympa.
Ou même s'il y a une façon (plus simple que la mienne p.ex.) pour rendre compte de la compatibilité entre premier principe de la thermo et Théorème. de l'Ecin, je suis preneur.

J'espère que ce que j'ai fait est lisible.
Merci d'avance.
Cordialement.
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[chaverondier]

Je cherche à prouver la compatibilité entre le premier principe de la thermodynamique et le théorème de l'énergie cinétique vu en méca . Premier principe de la thermodynamique:

E_tot = ( E_cin^Macro + E_pot,ext + U ) = W_ext^NC + Q.

Macro = (énergie cinétique) macroscopique,
NC = (travail des forces) non conservatives,
E_pot,ext= énergie pot. due aux forces ext.

Formule de variation de l'énergie mécanique
E_méca = ( E_cin^Macro + E_pot,ext + E_cin^micro + E_pot,int ) = W_ext^NC + W_int^NC

En soustrayant la 2ème égalité à la 1ère, j'obtiens :

U - ( E_cin^micro - E_pot,int ) = Q - W_int^NC

Et arrivé là, je n'arrive pas à interpréter correctement cela.

C'est une très bonne question. Une façon de voir la signification physique de cette égalité c'est de l'écrire : W_int = Q -(U -E_cin^micro)

On voit apparaître que s'il n'y a ni apport, ni cession d'énergie thermique Q alors, le travail W_int qui peut être fourni par les forces intérieures au système (comme par exemple l'énergie fournie à un piston par un gaz en expansion grâce à l'échauffement du à sa combustion) est puisée dans les ressources en énergie interne U du système (comme l'énergie potentielle d'un mélange gazeux "libérable" par une réaction chimique exoénergétique par exemple) déduction faite de la partie de cette énergie interne qui, au lieu d'être convertie en énergie fournie par les forces interireures, est dégradée en une énergie cinétique microscopique non récupérable pour fournir du travail (au grand damn du démon de Maxwell qui avait d'autres projets, mais bon, ses inventions n'ont pas encore dépassé le stade du concours Lépine...et encore). BC

[invitec336fcef]

la définition de l'énergie interne, en physique statistique, n'est-elle pas liée à l'énergie cinétique microscopique ? Je crois que ces deux termes sont égaux, de sorte que ton égalité devient :
?

ce qui veut alors dire que la quantité de chaleur fournie à un système est exactement traduit par l'apparition d'un travail interne des forces microscopiques ?