thermodynamiques

La thermodynamique est la science qui étudie les transformations d’énergie et les relations entre les propriétés d’état des systèmes physiques soumis à des échanges d’énergie par chaleur et par travail. Elle s’applique à de nombreux domaines, de la physique à l’ingénierie, en passant par la chimie, la biologie et les sciences des matériaux. Un système thermodynamique peut être isolé, fermé ou ouvert selon les échanges avec son environnement.

Les bases de la discipline reposent sur quatre lois fondamentales. Le zéroième loi établit que si deux systèmes sont en équilibre thermique avec un troisième, ils le sont aussi entre eux, définissant ainsi la température. Le premier loi d’énergie énonce que l’énergie se conserve: pour un système, ΔU = Q − W, où U est l’énergie interne, Q la chaleur reçue et W le travail effectué par le système sur son environnement. Le second loi introduit l’entropie et affirme que, dans un processus spontané, l’entropie totale tend à augmenter. La troisième loi affirme que l’entropie d’un cristal parfait approche zéro lorsque la température tend vers le zéro absolu.

Les phénomènes thermodynamiques sont décrits par des états et des variables; les équations d’état, telles que PV = nRT, relient pression, volume et température. Des grandeurs comme l’enthalpie H, l’énergie libre Gibbs G et l’entropie S permettent d’analyser les échanges d’énergie lors de réactions et de processus. Les concepts de cycles (par exemple le cycle de Carnot) et d’énergies libres guident l’évaluation de l’efficacité des machines et des procédés. La thermodynamiques se subdivise en thermodynamique classique, thermodynamique statistique et thermodynamique chimique, avec des extensions vers les états hors équilibre et les phénomènes irréversibles.