Signification de la thermodynamique
Qu’est-ce que la thermodynamique :
La thermodynamique est la branche de la physique qui étudie la relation entre la chaleur, la force appliquée (aussi appelée travail) et le transfert d’énergie.
Le mot thermodynamique vient des racines grecques θερμο- (thermo- ) qui signifie «chaleur», et δυναμικός (dynamikós) , qui à son tour dérive de δυναμικός (dýnamis) , qui signifie «force» ou «puissance».
Les processus thermodynamiques sont déterminés par trois lois fondamentales.
- La première loi nous permet de comprendre comment l’énergie est conservée.
- La deuxième loi sert à connaître les conditions nécessaires au transfert d’énergie.
- La troisième loi sert à connaître le comportement des systèmes en équilibre.
La compréhension des processus thermodynamiques est importante dans des domaines tels que l’ingénierie industrielle, où de grandes quantités d’énergie sont nécessaires pour faire fonctionner plusieurs machines.
Les lois de la thermodynamique nous permettent également de comprendre le fonctionnement des systèmes dans des domaines tels que la biochimie, la cosmologie et la génétique.
Les lois de la thermodynamique
Il existe trois lois en thermodynamique qui expliquent comment la chaleur et l’énergie fonctionnent et sont transmises. Nous les expliquons en détail ci-dessous.
Première loi de la thermodynamique
La première loi concerne les économies d’énergie : l’énergie n’est ni créée ni détruite, elle est seulement transformée. Par exemple :
- L’énergie solaire est transformée en énergie électrique pour une station-service.
- Cette énergie électrique peut être utilisée pour charger la batterie de la voiture électrique.
- La voiture électrique est capable de convertir l’énergie accumulée en déplacements.
L’énergie, donc, est toujours en mouvement.
La formule simplifiée serait la suivante :
Deuxième loi de la thermodynamique
La deuxième loi de la thermodynamique nous permet de déterminer deux choses :
- La direction dans laquelle se fait le transfert d’énergie.
- Les conditions nécessaires pour que le processus soit inversé
Nous apprenons ici qu’il existe des processus réversibles et irréversibles.
Par exemple, le sel de table se mélange spontanément à l’eau par un processus appelé dilution. Ce processus libère de la chaleur.
Pour inverser ce processus et reformer des cristaux de sel, il faut appliquer de la chaleur, ce qui permet à l’eau de s’évaporer et de se séparer du sel. Le système absorbe la chaleur.
La formule simplifiée serait la suivante :
Troisième loi de la thermodynamique
La troisième loi de la thermodynamique combine les deux lois précédentes et les applique aux systèmes en équilibre absolu. Dans cet état, il y a un échange d’énergie minimum et un degré maximum de désordre (ou entropie).
La troisième loi s’applique aux systèmes fermés. Ces types de systèmes ne sont observés qu’en physique et en chimie théorique.
La formule simplifiée serait la suivante :
