Principes de la thermodynamique

 La thermodynamique a pour but l'étude des différentes formes d'énergie et leurs transformations sous formes  (chimique, nucléaire, mécanique, calorifique,....) notamment la transformation de la chaleur en travail et vice versa.

 La thermodynamique semble à première vue éloignée de l'objet principal de la chimie et a été à l'origine développée par des physiciens (Carnot, Joule, Kelvin, Clausius,... ) préoccupés à augmenter le rendement des machines Thermiques 
 Cependant, c'est une science qui s'est avérée très importante en chimie, non seulement parce qu'elle s'intéresse au bilan énergétique des réactions chimiques, mais également parce qu'elle traite de sujets qui font l'objet de la chimie moderne, comme par exemple l'étude des réactions à l'équilibre.

Les principes sur lesquels repose la thermodynamique sont :
 Principe zéro : Il précise la notion de température et défini le zéro absolu (0 Kelvin)

 Premier principe : Il établit une équivalence entre les différentes formes d'énergie. L'énergie se transforme d'une forme à une autre et se conserve.
 Deuxième principe : Il existe une dissymétrie profonde et fondamentale dans la nature: bien que la quantité totale d'énergie se conserve lors d'une transformation (premier principe). La distribution de l'énergie change de façon irréversible (elle se disperse de façon chaotique). Clausius a introduit le concept d'entropie qui montre que pour transformer de la chaleur en travail, une partie de l'énergie se dégrade en créant de l'entropie (augmentation de l'entropie de l'Univers).
 Troisième principe : II fixe la référence pour l'entropie. (Entropie nulle à 0 K pour les corps purs cristallisés)
Pour exprimer les variations des différentes grandeurs, la thermodynamique utilise des notions mathématiques comme les différentielles (voir TD)
La thermodynamique, s'applique de façon concrète à de nombreux domaines; citons par exemple,
  la chimie
  les machines thermiques (moteurs, pompes à chaleur,...)
  le raffinage des produits pétroliers.
  l'Astrophysique.
  la biochimie ainsi que de nombreux autres domaines
Transformations irréversibles
Une transformation est dite irréversible quand, elle s'effectue rapidement (ou spontanément). Donc sa vitesse est très grande, et les frottements peuvent être importants ; il en résulte alors des pertes d'énergie.
Par exemple au cours d'une détente irréversible d'un gaz enfermé dans un cylindre,  la transformation est tellement rapide que la pression intérieure du gaz n'arrivent pas à s'égaliser avec la pression extérieure qui est généralement constante lors du passage de l'état A à l'état B. Dans ces conditions, l'expression du travail devient :

Représentation du travail. Diagramme P(V)
Pour étudier l'évolution d'un système thermodynamique, il est très utile de tracer un diagramme (P,V), dit diagramme de Clapeyron.
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Cours 1 - Généralités.ppt