Section 15
Thermodynamique
La température absolue en kelvin s'obtient en ajoutant 273,15 à la température en Celsius.
Inverse
Relation linéaire entre les échelles Celsius et Fahrenheit.
La variation de longueur est proportionnelle à la longueur initiale et à la variation de température.
La variation d'aire est approximativement le double du coefficient linéaire fois l'aire initiale et ΔT.
- solide isotrope et variations de température modérées.
Pour des solides isotropes
La variation de volume est proportionnelle au volume initial et à la variation de température.
Chaleur requise pour changer la température d'une substance, sans changement de phase.
et
Quotient de la chaleur transférée par la variation de température.
s'applique lors d'un changement de phase à température approximativement constante.
Dans un système thermiquement isolé
Dans un calorimètre isolé, la somme des chaleurs échangées est nulle.
Aussi
Le produit PV est proportionnel à la quantité de gaz et à la température absolue.
Pour une quantité fixe de gaz parfait
Pour une quantité fixe de gaz, PV/T se conserve entre deux états.
L'énergie cinétique moyenne de translation d'une molécule est proportionnelle à la température absolue.
- gaz parfait monoatomique.
De façon équivalente
La célérité quadratique moyenne des molécules est proportionnelle à la racine de T.
Variation
L'énergie interne d'un gaz idéal monoatomique est (3/2)nRT.
Pour une pression constante
Le travail thermodynamique est l'intégrale de P dV ; à pression constante, PΔV.
Convention : lorsque le gaz effectue un travail sur l'environnement.
La variation d'énergie interne est la chaleur absorbée moins le travail effectué par le système.
Convention : entre dans le système et est le travail effectué par le système.
Travail
Pour un gaz parfait
Dans un processus isotherme de gaz idéal, PV est constant, ΔU=0 et Q=W.
Aussi
con
Dans un processus adiabatique de gaz idéal, PV^γ est constant, avec γ=C_P/C_V.
Le rendement d'une machine thermique est le travail net divisé par la chaleur absorbée de la source chaude.
Le rendement de Carnot ne dépend que du rapport des températures absolues des sources.
- températures absolues en kelvin.
Le flux de chaleur par conduction est proportionnel à l'aire et au gradient de température.
Puissance nette par rapport à l'environnement
La puissance rayonnée est proportionnelle à la quatrième puissance de la température absolue.