Livre E : Thermodynamique.

Livre E

Ce cours de thermodynamique n'est pas conçu comme un cours linéaire. Chacun des chapitres traite d'un thème particulier et il n'est pas rare qu'une situation relevant de plusieurs de ces thèmes figure dans plusieurs chapitres avec des approches différentes. Le lecteur est invité à vagabonder d'un chapitre à l'autre comme il le ferait entre les entrées d'une encycopédie.

Le chapitre E-VI, tout particulièrement, est placé de façon arbitraire : il fournit des exemples à quasiment tous les autres et tire ses explications de quasiment tous les autres.

Après l'étude de la thermodynamique classique (chapitres I à VII), on aborde la thermodynamique statistique (ch. VIII à X). Un chapitre spécifique traite des phénomènes diffusifs (ch. XI) et un autre la thermodynamique des milieux inhomogènes (ch. XII).

Voici la liste des chapitres de ce livre :

• E-I : température et échanges thermiques (20 p./ 0,9 Mo) : l'évolution des idées, l'équivalence travail-chaleur.
• E-II : pression et échanges énergétiques (24 p./ 0,5 Mo) : pression sur une paroi, pression au sein d'un fluide, travail et chaleur.
• E-III : la thermodynamique avec le seul premier principe (42 p./ 1,3 Mo) : l'essence du premier principe, son utilisation, exemples.
• E-IV : la thermodynamique avec les deux principes (66 p./ 0,9 Mo) : genèse et formulation du second principe, machines thermiques, coefficients thermodynamiques, jacobiens.
• E-V : potentiels thermodynamiques, équilibres diphasés (41 p./ 0,6 Mo) : potentiels thermodynamiques, énergie et enthalpie libres, fonctions caractéristiques, équilibres diphasés, courbes d'équilibre, chaleur latente, relation de Clapeyron, transformations d'un système diphasé, ébullition, transition de seconde espèce, influence de la capillarité.
• E-VI : gaz parfait, forces et gaz de Van der Waals (53 p./ 0,7 Mo) : pression sur une paroi ou au sein d'un gaz, approche mécanique, de l'interaction dipôle-dipôle aux forces de Van der Waals, viriel de Clausius, énergies de rotation et de vibration, étude classique du gaz de Van der Waals, point critique, équation réduite, palier de liquéfaction, mélange parfait de gaz parfaits.
• E-VII : potentiels chimiques (43 p./ 0,7 Mo) : condition d'équilibre physique et chimique, expression des potentiels chimiques, cryoscopie et ébulliométrie, osmose, loi de Guldberg et Waage, mélange binaires diphasés.
• E-VIII : thermodynamique statistique (40 p./ 0,6 Mo) : loi des grands nombres, modèle micro-canonique, modèle canonique.
• E-IX : thermodynamique des particules indiscernables (53 p./ 0,7 Mo) : modèle grand-canonique, gaz de fermions, de bosons, de photons.
• E-X : diffusion de particules et phénomènes diffusifs (43 p./ 0,7 Mo) : diffusion de particules, conduction thermique et électrique, viscosité, mouvement brownien, modélisation, équation de diffusion et quelques solutions.
• E-XI : thermodynamique des milieux inhomogènes (30 p./ 0,4 Mo) : linéarité entre densités de flux et gradients, relations de réciprocité d'Onsager, couplages thermo-électriques.