Un peu de chimie

Première loi de la thermodynamique

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  1. La première loi de la thermodynamique peut être énoncée de plusieurs façons:
     
    1. L'énergie totale d'un système doit rester constante, elle peut seulement se transformer d'une forme en une autre.
    2. L'augmentation de l'énergie interne d'un système fermé est égale à la chaleur reçue moins le travail effectué par ce système.( un système fermé peut échanger du travail et de la la chaleur avec son environnement mais pas de la matière)
       
  2. Pour un cycle thermodynamique d'un système fermé , qui revient à son état initial, la chaleur Qin fournie à un stade du cycle, moins Qout retirée dans un autre stade du cycle, est égale au travail net effectué par le système.

    Un cycle thermodynamique consiste en une série suivie de processus avec transférence de chaleur et de travail.

    ΔU système(cycle complet) = 0 et, en  conséquence, Q = Qin - Qout = W

    Et, par conséquent, l'augmentation de l'énergie interne d'un système adiabatique ( adiabatique = isolé du point de vue chaleur)fermé ne peut être que le résultat net du travail réalisé par le système, car Q = 0.

    ΔUsystème = U final - Uinitial = -W
     
  3. Plus précisément, la première loi englobe plusieurs principes
     
    1. La loi de conservation de l'énergie.

      L'énergie ne peut être ni créée ni détruite. Cependant, l'énergie peut changer de forme, et de l'énergie peut circuler d'un endroit à l'autre. L'énergie totale d'un système isolé ne change pas.
       
    2. Le concept d'énergie interne et sa relation à la température.
      Si un système a une température définie, alors son énergie totale a trois composantes distinctes.
       
        1. Si le système est en mouvement dans son ensemble, il possède une énergie cinétique. Toutes choses étant égales, l'énergie cinétique des mouvements microscopiques des atomes constitutifs augmente à mesure que la température du système augmente.
        2. Si le système dans son ensemble est dans un champ de force imposée de l'extérieur (par exemple la gravité), il a l'énergie potentielle par rapport à un point de référence.
        3. Enfin, il a  l'énergie interne, qui est une grandeur fondamentale de la thermodynamique. Cette énergie  peut être expliquée comme étant la somme de l'énergie cinétique des mouvements désorganisés microscopiques de ses atomes constituants, et de l'énergie potentielle d'interaction entre eux. . La mise en place du concept de l'énergie interne est la particularité caractéristique de la première loi de la thermodynamique.


          Energie totale = Energie cinétique + Energie potentielle + Energie interne

           
    3. Le flux de chaleur est une forme de transfert d'énergie.
      1. Le chauffage est un processus naturel de déplacement de l'énergie vers ou à partir d'un système autre que par le travail ou le transfert de la matière.
      2. La chaleur ne passe que d'un élément chaud à un système plus froid.
      3. Si le système possède des parois rigides imperméables à la matière, et qu'il n'y a pas de champ de force externe qui l'affecte, et par conséquent l'énergie ne peut pas être transféré par le travail dans ou hors du système alors:

        ΔU système = Q

        Où Q désigne la quantité d'énergie transférée dans le système sous forme de chaleur.
         
    4. Le travail est un processus de transfert d'énergie vers ou depuis un système.
  4. La combinaison de ces principes conduit à l'énoncé traditionnel de la première loi de la thermodynamique:
    1. il n'est pas possible de construire une machine qui fournira perpétuellement du travail sans lui fournir une quantité égale d'énergie.
    2. Ou plus brièvement, une machine à mouvement perpétuel est impossible.
  5. En thermodynamique, un système fermé peut échanger du travail et de la la chaleur avec son environnement mais pas de la matière.