Jean-Pierre CORRIOU
: Ingénieur des Arts et Manufactures - Docteur ès Sciences - Maître-Assistant au Laboratoire de Chimie Nucléaire et Industrielle de l’École Centrale de Paris
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Cet article a été initialement placé sous la responsabilité de M. T ivadar KIKINDAI, professeur à l’École Centrale de Paris, disparu avant d’en avoir entrepris la rédaction qui a été confiée ensuite à Jean-Pierre CORRIOU, son collaborateur.
Cet article présente les notions de base (définitions et relations fondamentales en thermodynamique chimique).
Il s’insère dans un ensemble qui constitue, avec les articles sur les Transferts de masse, l’une des pièces essentielles des Notions de base du présent traité Génie des procédés.
Nota :
Le lecteur consultera donc également les articles suivants, consacrés à la thermodynamique chimique :
Nous tenons à remercier M. Daniel GOURISSE, Directeur de l’École Centrale de Paris, d’avoir bien voulu créer les conditions d’exécution de ce travail par M. Corriou, membre du corps enseignant de cette École ; nous remercions également M. Francis DENNERY, Professeur de Thermodynamique à l’École Centrale, qui lui a apporté son parrainage et le précieux concours de sa compétence.
Bien que l’atmosphère ne soit pas l’unité légale de pression dans le Système International, cette unité sera couramment utilisée tout au long de cet article, car d’usage très répandu dans la profession.
1 atm = 1,013 25 × 105 Pa
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Rappels des concepts fondamentaux utilisés en thermodynamique.
Un système est un ensemble quelconque d’éléments matériels, limité par une frontière réelle ou fictive. La région de l’espace située à l’extérieur de la frontière choisie est appelée milieu extérieur.
Un système est isolé lorsqu’il ne peut subir aucune modification due au milieu extérieur : il n’échange avec ce dernier ni matière, ni chaleur, ni travail, des changements internes pouvant néanmoins se produire. Lorsque les conditions internes du système n’évoluent plus, il est dit en état d’équilibre interne.
Lorsque le système est constitué d’une ou plusieurs parties, chaque partie pour laquelle les propriétés sont en tout point uniformes est appelée phase. Un système constitué :
d’une seule phase est dit homogène ;
de plusieurs phases est dit hétérogène.
Un système est fermé lorsqu’il ne peut échanger de matière avec le milieu extérieur : la masse du système reste constante, mais il peut y avoir échange de chaleur.
Un système est ouvert s’il permet un transfert de matière avec le milieu extérieur ; il peut de plus échanger avec ce dernier de la chaleur et du travail.
Un système doit être décrit complètement en définissant son état, c’est-à-dire les valeurs des propriétés physiques de ce système. Toutes ces variables d’état ne sont pas indépendantes et il suffit d’un certain nombre de variables indépendantes pour caractériser le système. Les autres propriétés sont alors des variables dépendantes, reliées à celles qui sont indépendantes par un système d’équations d’état.
Une propriété extensive dépend de la quantité de matière (exemples : masse, charge, quantité de mouvement, volume, énergie, enthalpie, entropie, etc.). La valeur d’une propriété extensive considérée pour un système est la somme des valeurs de cette propriété extensive pour les différentes parties du système :
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Postulats de la thermodynamique
