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Introduction à la thermodynamique : Grands principes et loi des gaz parfaits

Compressed Air Wiki Thermodynamics Physics of Air Compressors Basic Theory

L'une des branches de la physique concerne la thermodynamique. Cette science est très intéressante, en particulier pour mieux comprendre les compresseurs d'air. Cet article a pour but de vous présenter brièvement la thermodynamique, en abordant les grands principes ainsi que les lois de Boyle et de Charles.

Que sont les lois de la thermodynamique ?

L'énergie existe sous différentes formes, telles que l'énergie thermique, physique, chimique, électrique ou rayonnante (lumière, etc.). La thermodynamique est l'étude de l'énergie thermique, c.-à-d. de la capacité à provoquer des changements dans un système ou à fournir du travail.

La première loi de la thermodynamique évoque le principe de conservation de l'énergie. Elle déclare que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite. A partir de là, elle précise que, dans un système fermé, l'énergie est systématiquement conservée et demeure constante, elle passe simplement d'une forme à une autre. Aussi, la chaleur est une forme d'énergie pouvant être générée à partir d'un travail ou convertie en travail.

La deuxième loi de la thermodynamique indique que, dans la nature, la tendance est de se diriger vers un état de plus grand désordre moléculaire. L'entropie est une mesure du désordre. Les cristaux solides, forme de la matière structurée de la manière la plus régulière, possèdent de très faibles valeurs d'entropie. Les gaz, qui sont plus fortement désorganisés, possèdent des valeurs d'entropie élevées. L'énergie potentielle des systèmes d'énergie isolés qui est disponible pour fournir un travail diminue lorsque l'entropie augmente. La deuxième loi de la thermodynamique précise que la chaleur ne peut jamais se déplacer « d'elle-même » d'une zone de température inférieure vers une zone de température supérieure.

La loi de Boyle et la loi de Charles

la loi de Boyle stipule que si la température est constante (isotherme), le produit de la pression et du volume est constant (formule)

La loi de Boyle stipule que si la température est constante (isotherme), le produit de la pression et du volume est constant.

la loi de Charles stipule qu'à pression constante (isobare), le volume d'un gaz change proportionnellement au changement de température (formule)

La loi de Charles stipule qu'à pression constante (isobare), le volume d'un gaz change proportionnellement au changement de température.

la loi générale sur l'état des gaz est une combinaison des lois de Boyle et de Charles. Elle indique comment la pression, le volume et la température s'influencent mutuellement (formule)

La loi générale sur l'état des gaz est une combinaison des lois de Boyle et de Charles. Elle indique comment la pression, le volume et la température s'influencent mutuellement. Lorsque l'une de ces variables est modifiée, cela affecte au moins l'une des deux autres variables.

La constante individuelle du gaz « R » dépend uniquement des propriétés du gaz. Si une masse « m » de gaz occupe un volume « V » (formule)

La constante individuelle du gaz « R » dépend uniquement des propriétés du gaz. Si une masse « m » de gaz occupe un volume « V », la relation peut être indiquée comme suit :

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