Définition d'un système thermodynamique
C'est le nom donné à la portion de l'espace que l'on étudie ( un réacteur et son contenu par exemple) ; ce qui n'est pas le système est le milieu extérieur.)
La thermodynamique va également permettre de prévoir les échanges d' énergie[1] entre le système et le milieu extérieur lors d'une transformation[2].
Par exemple, quand on effectue une réaction chimique dans un tube à essais, le tube à essai et son contenu constituent le système, le reste de l'univers est le milieu extérieur.
Caractéristiques d'un système : Système ouvert, fermé, isolé .
Un système est dit ouvert s'il permet des échanges d'énergie et de matière avec le milieu extérieur.
Exemple : Système ouvert : Une flamme
Une capsule contenant quelques gouttes d'essence auxquelles on a mis le feu ; dans ce cas, le système (la capsule et son contenu) fournit de l'énergie calorifique au milieu extérieur dont la température au voisinage de la capsule s'élève et envoie également de la matière dans le milieu extérieur (les produits de combustion gazeux ne restent pas dans la capsule).
Il est fermé s'il peut échanger de l'énergie mais pas de matière.
Exemple : Système fermé : Un tube à essai hermétiquement clos
Un tube à essai hermétiquement clos dans lequel se produit une réaction qui dégage de la chaleur. Du fait de la faible épaisseur des parois du tube, il y aura échange de chaleur du système vers le milieu extérieur (là encore, la température du milieu extérieur va s'élever au moins au voisinage du tube à essais). En revanche, le tube étant fermé, il ne pourra pas y avoir de passage de matière du système vers le milieu extérieur (ni dans l'autre sens bien entendu).
Attention :
Enfin, il est isolé s'il ne peut échanger ni matière, ni énergie avec l'extérieur.
Exemple : Système isolé : Un calorimétre " idéal "
Un calorimétre " idéal " est un système isolé ; un calorimétre est en effet une bouteille thermos (qui empèche les échanges de chaleur avec le milieu extérieur) soigneusement fermée par un bouchon (qui empéche les échanges de matière). Ce type de système sera souvent utilisé pour mesurer par exemple des chaleurs de réaction. La technique utilisant les propriétés des calorimétres s'appelle la calorimétrie. Elle fait l'objet d'un paragraphe complet dans le chapître "premier principe de la thermodynamique". De nombreux exercices correspondent à ce chapître.