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Physique

Premier principe : bilans d'énergie

Aujourd'hui, nous allons aborder le premier principe de la thermodynamique dans un système fermé. Le premier principe s'applique à un système isolé, c'est-à-dire sans échange avec l'extérieur. Il est essentiel de définir clairement ce système, tout comme dans le principe fondamental de la dynamique.

L'expression du premier principe est "du plus de macro est égale à delta w plus delta q". Cela signifie que la variation d'énergie interne (du) est égale au travail des forces (delta w) et au transfert de chaleur (delta q). L'énergie macroscopique regroupe les autres formes d'énergie non-thermodynamique, telles que l'énergie potentielle et l'énergie cinétique.

Il est important de noter que certaines grandeurs sont notées avec des "d" et d'autres avec des "delta". Les "d" représentent des variations infinitésimales qui, une fois intégrées, donnent des variations plus importantes (deltas). Par exemple, le travail (w) et la chaleur (q) intégrés entre deux points spécifiques donnent respectivement "w" et "q".

En revanche, les grandeurs notées avec des "delta" dépendent du chemin thermodynamique suivi. Il est donc crucial de faire la distinction entre ces deux notations. L'énergie interne (u) est une quantité d'état, elle ne dépend pas du chemin suivi et est additive.

J'espère que vous avez trouvé ce rappel du premier principe utile. N'hésitez pas à poser vos questions dans les commentaires.

Bonjour à tous, j'espère que vous allez bien. Aujourd'hui, on va revoir le premier principe. Et on continue sur les petits points de cours par rapport au premier principe de la thermodynamique. Et donc là, on vous demande d'énoncer et d'interpréter le premier principe de la thermodynamique dans un système fermé. Alors évidemment, vous devez vous dire que c'est super simple, mais je vous ai posé cette question parce qu'en fait c'est quelque chose qu'on vous demande souvent à la fois à l'oral et à l'écrit. Et très souvent, je vois que les élèves ne savent pas si bien ce que c'est. Donc on va le définir correctement. Donc tout d'abord, le premier principe s'applique pour un système isolé, c'est-à-dire qu'il n'a pas d'échange avec l'extérieur. C'est exactement la même chose que lorsque vous considérez le principe fondamental de la dynamique. Vous avez besoin de définir un système précis et de prendre en compte les forces qui s'exercent sur ce système-là. C'est exactement la même chose sur le premier principe, on a tendance à l'oublier, mais à la base il faut le définir pour un système qui est isolé. L'expression du premier principe c'est du plus de macro est égale à delta w plus delta q. Ici, je vous ai noté ça de manière infinitésimale, c'est-à-dire en utilisant les d et les petits delta. du, c'est l'énergie interne, donc c'est une grandeur que vous avez vu normalement à la fois en terminale et que vous avez revu cette année, donc c'est ça qui va varier. L'énergie macroscopique, dedans je mets tous les autres types d'énergie qui a priori ne sont pas d'origine thermodynamique. Ça va être par exemple l'énergie potentielle. Si vous avez un système par exemple, je ne sais pas, dans des tuyaux ou autre, qui change d'altitude, il va falloir prendre en compte l'énergie potentielle. Ça peut être également l'énergie cinétique, c'est quelque chose qu'on peut utiliser lorsque on a des fluides qui sont accélérés. Quand on a une variation d'énergie cinétique non négligeable par rapport à la variation d'énergie thermodynamique, dans ces cas là c'est important de considérer ça. Donc ça c'est un terme que vous utilisez en général pas, mais il faut y penser parce que dans certains cas précis des exercices on peut avoir ça. Ensuite delta w c'est le travail des forces, donc notamment des forces de pression, et delta q c'est le transfert de chaleur. Pour ça je vous renvoie à la vidéo qu'on a faite concernant le transfert de chaleur et les différents modes de transfert thermique. Vous avez remarqué ici que j'ai noté certaines grandeurs avec des petits d et d'autres avec des petits delta. La différence entre les deux c'est que les petits d si je les intègre ça devient des grands delta, alors que ça le travail si je l'intègre entre deux points précis ça va juste donner un w ou un q. La différence c'est que ces grandeurs là ne dépendent pas du chemin suivi en termes de par quel état thermodynamique je passe, alors que le travail et le transfert thermique il dépend du chemin thermodynamique suivi. C'est super important de bien faire la distinction entre ces deux écritures, vous verrez qu'il y a d'autres grandeurs pour lesquelles il va falloir faire cette distinction. En fait on retrouve le fait que u c'est une fonction d'état, donc elle dépend pas du chemin suivi, qu'elle est additive, etc. Donc c'est important de faire la différence entre le petit d et le petit delta. J'espère que ça vous aura été utile de revoir le premier principe avec cette vidéo, n'hésitez pas à poser vos questions dans les commentaires.

Premier principe

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