Thermodynamique
La thermodynamique est une branche de la physique qui étudie le mouvement de la chaleur entre différents objets. La thermodynamique étudie également le changement de pression et de volume des objets. Une branche des mathématiques appelée statistique est souvent utilisée en thermodynamique pour étudier le mouvement des particules.
La thermodynamique est utile car elle nous aide à comprendre comment le monde des très petits atomes se connecte au monde à grande échelle que nous voyons tous les jours.
La thermodynamique comporte également deux branches principales appelées thermodynamique classique et thermodynamique statistique. Une idée importante de la thermodynamique est celle d'un système thermodynamique.
Un exemple de système thermodynamique est une brique. Une brique est composée de nombreux atomes qui ont tous leurs propres propriétés. Tous les systèmes thermodynamiques ont deux types de propriétés, extensives et intensives. Pour la brique, les propriétés extensives sont celles que l'on obtient en additionnant tous les atomes. Des choses comme le volume, l'énergie, la masse et la charge sont extensives parce que deux briques identiques mises ensemble ont deux fois plus de masse qu'une seule brique. Les propriétés intensives de la brique sont celles que l'on obtient en regardant la moyenne de tous les atomes. La température, la pression et la densité sont intensives car deux briques identiques ont toujours la même température qu'une seule brique.
Les lois de la thermodynamique
Il existe quatre lois de la thermodynamique qui disent comment l'énergie peut être déplacée entre deux objets sous forme de chaleur.
- La loi de zéro de la thermodynamique
Si deux systèmes ont un flux de chaleur égal dans les deux sens et que l'un des deux systèmes a un flux de chaleur égal dans les deux sens avec un autre système, les trois systèmes ont un flux de chaleur égal entre eux.
- Première loi de la thermodynamique
Une augmentation d'énergie dans un système est la même que l'énergie donnée à un système sous forme de chaleur ou de travail. L'énergie ne peut pas être créée ou détruite, mais seulement modifiée. La quantité d'énergie donnée à un système est la même que celle qui est prélevée dans l'environnement.
- Deuxième loi de la thermodynamique
Si deux systèmes sont en contact avec des températures différentes, la chaleur passera du chaud au froid jusqu'à ce que la température des systèmes devienne égale.
- Troisième loi de la thermodynamique
Lorsqu'un système a une température de 0 kelvin, le zéro absolu (la température la plus basse), l'entropie (énergie qui ne peut pas être utilisée pour faire du travail) est à 0.
Utilisations de la thermodynamique
Auparavant, la thermodynamique était étudiée pour améliorer le fonctionnement des machines à vapeur. Aujourd'hui, les idées de la thermodynamique sont utilisées dans tous les domaines, de la fabrication des moteurs à l'étude des trous noirs.
Les scientifiques utilisent la thermodynamique pour de nombreuses raisons. L'une d'elles est de fabriquer de meilleurs moteurs et réfrigérateurs. Une autre est de comprendre les propriétés des matériaux de tous les jours afin de les rendre plus résistants à l'avenir. La thermodynamique est également utilisée en chimie pour expliquer quelles réactions fonctionneront ou non (cette étude est connue sous le nom de cinétique chimique). La thermodynamique est puissante parce que des modèles simples d'atomes fonctionnent bien pour expliquer les propriétés de grands systèmes comme les briques.
Pages connexes
- Physique
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la thermodynamique ?
R : La thermodynamique est une branche de la physique qui étudie les relations entre la chaleur, la température et l'énergie.
Q : Comment les mathématiques sont-elles utilisées en thermodynamique ?
R : Les mathématiques, en particulier les statistiques, sont souvent utilisées en thermodynamique pour étudier le mouvement des particules.
Q : Quelles sont les applications de la thermodynamique ?
R : La thermodynamique nous aide à comprendre comment le monde des très petits atomes est relié au monde à grande échelle que nous voyons tous les jours. Elle comporte également deux branches principales appelées thermodynamique classique et thermodynamique statistique.
Q : Quel est un exemple de système thermodynamique ?
R : Un exemple de système thermodynamique est une brique qui se compose de nombreux atomes ayant leurs propres propriétés.
Q : Que sont les propriétés extensives ?
R : Les propriétés extensives sont celles que l'on obtient en additionnant tous les atomes, comme le volume, l'énergie, la masse et la charge, car deux briques de la même brique mises ensemble ont deux fois plus de masse qu'une brique.
Q : Que sont les propriétés intensives ?
R : Les propriétés intensives sont celles que vous obtenez en examinant la moyenne de tous les atomes, comme la température, la pression et la densité, car deux briques identiques ont toujours la même température qu'une brique seule.
