De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

    Énergie libre

    Les relations écrites précédemment, si elles sont très simples à obtenir, ont l'inconvénient de ne pas être d'utilisation pratique, ne serait-ce que parce que l'entropie y apparaît comme une variable décrivant l'état du système. On préfère utiliser des variables d'état plus palpables !

    C'est pourquoi on a introduit une nouvelle fonction appelée énergie libre, notée  :

    Définition

    On appelle énergie libre d'un système la fonction d'état définie par :

    Considérons une transformation élémentaire réversible (donc à partir d'un état d'équilibre), on a (d'après la relation précédente[1]), en notant que  :

    d'où

    apparaît ainsi comme une fonction de et , et :

    Cette relation traduit l'équilibre du système sous l'action de la pression extérieure. Cette pression extérieure doit être égale à la pression intérieure, et on obtient donc l'expression de l'équation d'état[2] du système :

    On peut exprimer autrement cette relation (sous une forme à la fois plus mnémotechnique et plus générale) :

    Fondamental

    si un système est à l'équilibre, alors la différentielle isotherme de lors de toute transformation réversible élémentaire faite à partir de cet état est égale au travail des forces extérieures :

    la différentielle isotherme de , étant définie comme la différentielle de à laquelle on enlève la contribution due à la différentielle de  :

    L'équation , nous conduit aussi à :

    Considérons maintenant une transformation isotherme (à température constante) réelle du système. On a alors :

    En combinant ces deux relations, on obtient :

    Fondamental

    Lors d'une transformation isotherme réelle, on a :

    l'égalité étant bien sûr obtenue si la transformation est réversible.

    Cette relation montre que l'énergie libre d'un système représente le travail maximal que ce système peut fournir à l'extérieur, lors de transformations isothermes.

    1. relation précédente
    2. équation d'état

      relation entre température, pression, composition et volume d'un fluide

    Début
    Fin
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