Introduction

Le premier principe de la thermodynamique, aussi appelé principe de conservation de l’énergie, stipule que l’énergie d’un système isolé reste constante. Lorsqu’un système subit un changement, son énergie varie en fonction des échanges avec l’environnement.

Notions fondamentales

• Système : partie de l’univers étudiée.
• Environnement : tout ce qui entoure le système.
• Énergie : capacité à effectuer un travail ou à produire de la chaleur.

Formulation du premier principe

Pour un système fermé, la variation d’énergie interne \(\Delta U\) est égale à la somme de la chaleur échangée \(Q\) et du travail effectué \(W\) :

où :

• extbf{∆U} : variation de l’énergie interne du système
• extbf{Q} : chaleur fournie au système (positive si chaleur absorbée)
• extbf{W} : travail effectué par le système (positif si travail effectué par le système)

Explication

Ce principe montre que toute augmentation de l’énergie interne du système provient soit d’un apport de chaleur, soit d’un travail effectué sur lui, ou des deux. Inversement, une diminution de cette énergie peut résulter d’un déversement de chaleur ou d’un travail effectué par le système.

Exemple simple

Supposons qu’on chauffe un gaz dans un récipient fermé : la chaleur fournie au gaz augmente son énergie interne, ce qui peut se traduire par une augmentation de sa température si aucun travail n’est effectué.

Conclusion

Le premier principe de la thermodynamique est une loi fondamentale qui permet d’étudier la transformation de l’énergie dans les systèmes physiques, en reliant chaleur, travail et énergie interne.