Transformations thermodynamiques/Transformations monothermes
- Transformation monotherme : Le système est en relation avec un seul réservoir de température.
Système en relation avec un thermostat à la température constante To
modifierOn a un système ∑ en relation avec un thermostat à température constante To. L'ensemble forme un système total ∑tot isolé.
La transformation se fait entre l'état A qui a une température initiale TA du système ∑ et l'état B qui a une température finale TB du système ∑ = à la température To du thermostat.
Les échanges de chaleur se font entre le système ∑ et la source de chaleur (thermostat avec une température To constante) donc :
- Q∑ = - QTo
Si la transformation monotherme est réversible alors le passage d'un état A à un état B se fait sans création d'entropie et la variation d'entropie pour le système est:
- ΔS = Q / To
Si la transformation monotherme est irréversible alors le passage d'un état A à un état B se fait avec création d'entropie et la variation d'entropie pour le système est:
- ΔS = ( Q / To ) + Scréée
Système avec un thermostat et une source de travail où TA = TB = To
modifierOn a un système ∑ en relation avec un thermostat à température constante To et une source de travail W. L'ensemble forme un système total ∑tot isolé.
On a ici TA = TB = To
Considérons l'énergie libre F = U – T.S
- pour le système ΔF = F(B) – F(A) pour la transformation A --> B est l' énergie utilisable.
Pour le système sur le trajet A --> B on a :
- ΔF = ΔU – To.ΔS = W + Q – To.ΔS
pour un trajet isotherme réversible, on a donc
- W = ΔF = énergie utilisable = travail maximum
pour un trajet isotherme irréversible, on aura:
- W > ΔF
avec la convention du banquier le signe du travail qui sort du système est négatif, soit
- - W < travail maximum
On obtient moins de travail dans une transformation monotherme irréversible.
