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Système thermodynamique

portion de l'univers que l'on isole par la pensée du reste de l'univers

En thermodynamique classique, on appelle système thermodynamique, une portion de l'univers que l'on isole par la pensée du reste de l'univers que l'on baptise alors milieu extérieur.

Le système thermodynamique n'est pas forcément défini par une frontière matérielle, il n'est pas non plus nécessairement connexe. Les gouttes de liquide dans un brouillard, par exemple, définissent un système thermodynamique.

Le terme d'univers utilisé ici ne doit pas prêter à confusion, il s'agit en réalité de la portion d'univers en interaction avec le système étudié. Pour être plus précis, le mouvement de la planète Jupiter ou l'heure de la marée n'ont pas besoin d'être considérés pour interpréter le comportement du gaz contenu dans une bulle de savon.

La séparation, même fictive, entre le système et le milieu extérieur est appelée paroi ou enceinte. Une paroi est appelée perméable si elle laisse passer de la matière et imperméable dans le cas contraire[1]. Une paroi est appelée diatherme si elle laisse passer de la chaleur et adiabatique dans le cas contraire[2]. Selon la nature et les propriétés de cette paroi, un système thermodynamique sera qualifié de :

Type de système Paroi Échange de matière avec le milieu extérieur Échange d'énergie (chaleur ou de travail) avec le milieu extérieur Exemples Commentaires
Système ouvert Perméable et diatherme Oui Oui Les êtres vivants, l'eau liquide qui bout dans une casserole, une bougie allumée, un moteur à explosion en fonctionnement.
Système fermé Imperméable et diatherme Non Oui Les piles électriques, un réfrigérateur en fonctionnement, les végétaux dans un récipient fermé en verre[3]. On considère cependant souvent comme fermés des systèmes échangeant du travail électrique, alors qu'en toute rigueur le transfert d'énergie électrique résulte du passage de porteurs de charges matériels à travers la frontière délimitant le système.
Système isolé Imperméable, adiabatique et indéformable Non Non Une bouteille isotherme (thermos), un calorimètre, une réaction chimique réalisée dans un calorimètre. L'univers est par principe un système isolé puisqu'il n'a pas de milieu extérieur ! Son énergie se conserve en conformité avec le premier principe de la thermodynamique.

Notes et référencesModifier

  1. Sylvain Bréchet, Jean-Philippe Ansermet, Thermo-dynamique, 2016
  2. Vocabulaire de la chimie et des matériaux, Termes, expressions et définitions publiés au Journal officiel, FranceTerme, 2018
  3. Précis de chimie, Gisela Boeck (Auteur), Cécile Merle (Traduction), 2006

Articles connexesModifier