Thermodynamique
Jean-Philippe Ansermet
Sylvain Bréchet
EPFL Press
Avant-proposv
Table des matièresix
Chapitre 1 Système thermodynamique et premier principe5
1.1 Introduction historique5
1.2 Système thermodynamique7
1.3 Etat, variables et fonctions d'état8
1.4 Processus et changement d'état11
1.5 Grandeurs extensive et intensive12
1.6 Équation de bilan13
1.7 Premier principe de la thermodynamique13
1.8 Thermodynamique et mécanique17
1.9 Énergie interne20
1.10 Énergie25
1.11 Applications26
Chapitre 2 Entropie et deuxième principe35
2.1 Introduction historique35
2.2 Température38
2.3 Chaleur et entropie39
2.4 Deuxième principe de la thermodynamique40
2.5 Système simple43
2.6 Système diatherme, fermé et rigide48
2.7 Système adiabatiquement fermé et déformable49
2.8 Système ouvert et rigide51
2.9 Système diatherme, fermé et déformable53
2.10 Système diatherme, ouvert et rigide54
2.11 Système diatherme, ouvert et déformable55
2.12 Applications57
Chapitre 3 Thermodynamique de sous-systèmes simples67
3.1 Introduction historique67
3.2 Paroi fixe, diatherme et imperméable68
3.3 Paroi mobile, diatherme et imperméable74
3.4 Paroi fixe, diatherme et perméable78
3.5 Paroi mobile, diatherme et perméable84
3.6 Applications87
Chapitre 4 Potentiels thermodynamiques97
4.1 Introduction historique97
4.2 Relations fondamentales98
4.3 Transformations de Legendre101
4.4 Potentiels thermodynamiques104
4.5 Équilibre de sous-systèmes couplés à un réservoir107
4.6 Chaleur et travaux de systèmes couplés à des réservoirs113
4.7 Relations de Maxwell117
4.8 Applications120
Chapitre 5 Calorimétrie137
5.1 Introduction historique137
5.2 Coefficients calorimétriques139
5.3 Troisième principe de la thermodynamique144
5.4 Relations de Mayer et de Reech145
5.5 Capacité thermique des solides147
5.6 Gaz parfait148
5.7 Coefficients, calorimétriques du gaz parfait151
5.8 Entropie du gaz parfait153
5.9 Applications158
Chapitre 6 Transitions de phase169
6.1 Introduction historique169
6.2 Concavité de l'entropie171
6.3 Convexité de l'énergie interne175
6.4 Stabilité et entropie178
6.5 Stabilité et potentiels thermodynamiques181
6.6 Transitions de phase189
6.7 Chaleurs latentes194
6.8 Relation de Clausius-Clapeyron198
6.9 Règle des phases de Gibbs199
6.10 Gaz de van der Waals202
6.11 Applications207
Chapitre 7 Machines thermiques219
7.1 Introduction historique219
7.2 Cycle de Carnot224
7.3 Processus réversibles pour le gaz parfait228
7.4 Cycle de Carnot pour le gaz parfait231
7.5 Postulats de Kelvin et de Clausius235
7.6 Rendement et efficacités237
7.7 Cycle de Carnot endoréversible240
7.8 Théorème de Carnot243
7.9 Applications244
Chapitre 8 Chimie et électrochimie255
8.1 Introduction historique255
8.2 Réactions chimiques256
8.3 Bilan de matière et dissipation chimique262
8.4 Volume, entropie et enthalpie molaires263
8.5 Mélange de gaz parfaits268
8.6 Osmose273
8.7 Électrochimie276
8.8 Applications282
Chapitre 9 Thermodynamique statistique293
9.1 Introduction historique293
9.2 Descriptions macroscopique et microscopique295
9.3 Entropie statistique296
9.4 Ensemble canonique304
9.5 Ensemble grand-canonique313
9.6 Distribution de Maxwell-Boltzmann319
9.7 Théorie cinétique des gaz325
9.8 Principe d'équipartition de l'énergie328
9.9 Applications331
Chapitre 10 Matière et champs électromagnétiques341
10.1 Introduction historique341
10.2 Isolant et champs électromagnétiques344
10.3 Conducteur et champs électromagnétiques352
10.4 Conducteur et champs électromagnétiques extérieurs363
10.5 Application 366
Chapitre 11 Thermodynamique des milieux continus373
11.1 Introduction historique373
11.2 Équations de continuité374
11.3 Équations d'évolution387
11.4 Lien entre système global et systèmes locaux395
11.5 Applications404
Chapitre 12 Thermodynamique des processus irréversibles413
12.1 Introduction historique413
12.2 Relations phénoménologiques linéaires416
12.3 Réactions chimiques et frottement visqueux421
12.4 Transport423
12.5 Dynamique des fluides444
12.6 Applications447
Chapitre A Gradient461
A.1 Gradient en coordonnées cartésiennes461
A.2 Gradient en coordonnées cylindriques462
A.3 Gradient en coordonnées sphériques464
Chapitre B Divergence467
B.1 Divergence en coordonnées cartésiennes467
B.2 Divergence en coordonnées cylindriques468
B.3 Divergence en coordonnées sphériques469
Chapitre C Rotationnel473
C.1 Rotationnel en coordonnées cartésiennes473
C.2 Rotationnel en coordonnées cylindriques474
C.3 Rotationnel en coordonnées sphériques475
Chapitre D Laplacien477
D.1 Laplacien en coordonnées cartésiennes477
D.2 Laplacien en coordonnées cylindriques478
D.3 Laplacien en coordonnées sphériques478
Chapitre E Théorème du gradient481
Chapitre F Théorème de la divergence485
Chapitre G Théorème du rotationnel489
Chapitre H Grandeurs et unités493
H.1 Grandeurs en lettres latines majuscules493
H.2 Grandeurs en lettres latines minuscules495
H.3 Grandeurs en lettres grecques majuscules496
H.4 Grandeurs en lettres grecques minuscules496
H.5 Opérateurs différentiels497
Index499