Premier principe de la thermodynamique : loi de conservation de l'énergie [Premier principe de la thermodynamique]

Premier principe de la thermodynamique : loi de conservation de l'énergie

Au cours d'une transformation l' énergie^[1] n'est ni créée ni détruite : elle peut être convertie d'une forme en une autre ( travail^[2], chaleur^[3] ) mais la quantité totale d'énergie reste invariable.

Cette loi constitue le premier principe de la thermodynamique :

l'énergie du système^[4] + celle du milieu extérieur est constante lors d'une transformation, quelle que soit la nature de cette transformation.

On aura donc la relation suivante :

\(\mathbf{\sum(Q+W)_\textrm{cycle}=0}\)

où \(Q\) et \(W\) représentent chaleur et travail échangés avec l'extérieur.

Notes

énergie
signifiant à l'origine "capacité de travail" , l'énergie d'un système correspond à ses capacités de "contenir une réserve de travail".
travail
(mécanique) : énergie correspondant au produit scalaire d'une force F par le déplacement l de son point d'application.
\(\mathrm{W=F.I}\)
En thermodynamique chimique, on considère le travail des forces de pression qui s'écrit sous forme différentielle\( \mathrm{dW = - p.dV.}\) Le signe moins permet de respecter la convention, c'est à dire par exemple que lorsque V augmente, (\(\mathrm{dV > 0}\)), le système fournit du travail (\(\mathrm{dW < 0}\)).
chaleur
Forme d'énergie dont l'augmentation se traduit généralement par une augmentation de température . Cette énergie est dite de transfert.
Lorsqu'un système reçoit cette forme d'énergie, sa température T augmente généralement sauf dans le cas où le système est le siège d'un changement d'état physique ; dans ce dernier cas la température reste constante et on parle de chaleur latente.
système
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.
L'un des objectifs de la thermodynamique est de prévoir quels seront les échanges d'énergie entre le système et le milieu extérieur lors d'une transformation.