Premier Principe de la Thermodynamique

Le Premier Principe de la Thermodynamique est la loi de conservation de l’énergie appliquée à un système thermodynamique.

L’énergie propre d’un système thermodynamique est appelée son énergie interne U.

L’énergie interne d’un système fermé peut changer si on lui fournit du travail ou une certaine quantité de chaleur. Par conséquent, le premier principe de la Thermodynamique pour un système fermé s’énonce ainsi:

Où Q est la chaleur échangée par le système et Wext est le travail des forces du milieu extérieur sur le système. Cette expression est celle du Premier Principe de la Thermodynamique selon le critère de l’IUPAC.

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Une façon alternative d’énoncer le premier principe consiste à l’exprimer en fonction du travail que réalise le système sur le milieu extérieur. Celui-ci a la même valeur que le travail fourni par le milieu extérieur sur le système mais avec un signe opposé.

En le substituant dans l’expression du premier principe on obtient:

Où W est le travail réalisé par le système sur le milieu extérieur. Dans ces pages nous utiliserons cette forme d’exprimer le premier principe, en utilisant ce que l’on appelle le critère de Clausius.

Dans ces pages le système thermodynamique sera un gaz dans un récipient.

Critère de signes:

  • Le travail effectué par un gaz sur le milieu extérieur est positif lorsqu’il se dilate. Lorsque le gaz se comprime, le travail est négatif.
  • La chaleur absorbée par un système est positive. La chaleur fournie par un système à son milieu extérieur est négative.

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La forme différentielle du premier principe de la Thermodynamique est:

Le symbole différentiel utilisé pour décrire le travail et la chaleur dans cette expression indique que ces deux mesures sont des différentielles non exactes, c’est-à-dire qu’elles dépendent de la transformation subie par le système. L’énergie interne est elle une différentielle exacte (ou totale), c’est-à-dire une fonction d’état dont la variation ne dépend que de l’état initial et final du système.

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