Variables d'état
Définition : variables d'état
Pour décrire un système, on réalise un certain nombre de mesures, qui se traduisent par des valeurs numériques caractéristiques : on parle de variables d'état.
La notion de variable d'état doit être précisément délimitée :
une variable d'état caractérise un état, non une évolution entre deux états : toute grandeur assimilable à une vitesse (une dérivée par rapport au temps) n'est pas une variable d'état : en fait elle décrit non pas un état, mais le passage d'un état à un autre (transformation) ;
les variables d'état caractérisent le système lui-même : les mesures des interactions d'un système avec l'extérieur ne sont pas des variables d'état.
Une variable d'état peut être locale (définie en chaque point du système) ou globale (définie pour l'ensemble du système).
Exemple :
les positions des points du systèmes sont des variables d'état
la vitesse de déplacement du centre de masse d'un système, une vitesse de rotation ne sont pas des variables d'état
la masse est une variable d'état (elle décrit la quantité de matière contenue dans le système), mais le poids (action de la Terre sur le système) n'est pas une variable d'état
le volume est une variable d'état
Pour décrire convenablement les systèmes et leur transformations, il appartient à l'ingénieur de définir un ensemble de variables d'état le plus réduit possible, mais pertinent :
Il faut en particulier que les variables d'état soient indépendantes. Les propriétés dont les valeurs découlent des variables d'état choisies sont des fonctions d'état (si par exemple, on choisit la masse \(M\) et le volume \(V\) d'un système comme variables d'état, sa densité \[\rho=M/V\] devient une fonction d'état) ;
il faut que les transformations que l'on va étudier puissent être décrites par les variables d'état choisies. Si par exemple on s'intéresse aux transformations d'un système fermé déformable, la masse de ce système n'a pas besoin d'être prise en compte dans les variables d'état (puisqu'elle est constante), alors que son volume devra figurer parmi les variables d'état.