thermodynamique

Chaleur, travail et énergie

Née des machines à vapeur, la thermodynamique relie chaleur, travail et énergie. Elle étudie donc les transformations dans lesquelles ces grandeurs interviennent ensemble. Son premier principe affirme que l’énergie se conserve. Cette idée impose de suivre les échanges et les transformations sans faire disparaître l’énergie du bilan. La thermodynamique donne ainsi un cadre général pour penser les machines à vapeur et les phénomènes où chaleur et travail sont liés. Elle oblige donc à considérer ensemble ce qui est reçu, cédé ou transformé au cours d’une même transformation, et non séparément.

Entropie et comportement moléculaire

Le second principe affirme que l’entropie d’un système isolé ne décroît pas. Il introduit une direction dans l’étude des transformations. Boltzmann relie ensuite l’entropie au comportement statistique des molécules. La thermodynamique associe ainsi des principes généraux à une interprétation fondée sur le grand nombre de molécules. Elle fait dialoguer les transformations observables à grande échelle et leur description statistique.

Repères historiques

• Réflexions sur la puissance motrice du feu de Carnot en 1824
• les deux principes dégagés par Clausius en 1850
• interprétation statistique de l'entropie par Boltzmann en 1877

La figure présente la répartition des vitesses des molécules d’un gaz : manipulez le curseur T pour déplacer et étaler la courbe.