On considère n moles d'un gaz contenues dans un cylindre fermé par un piston de surface S. Le système est isolé et à l'équilibre. On peut caractériser son état par son volume V, la pression P et sa température T. Ces grandeurs sont reliées par une équation d'état. Si on suppose qu'il n'y a pas d'interactions (physiques ou chimiques) entre les molécules du gaz, on a un gaz parfait dont l'énergie interne ne dépend que de l'énergie cinétique des molécules et dont l'équation d'état est P.V = n.R.T
R = 8,3142 J / K.mole = 0,082 amt.l / K.mole.
On passe d'un état initial A à un état final B par une transformation thermodynamique. Une transformation peut se décomposer en un ensemble de transformations dans lesquelles on maintient un paramètre constant. On suppose que l'on effectue ses transformations très lentement pour toujours rester à l'équilibre et permettre leur reversibilité.
On peut envisager les transformations suivantes dans lesquelles le gaz est en contact thermique avec une source externe avec laquelle il peut échanger de la chaleur. :
Transformation isocore dans laquelle le volume du gaz reste constant.
Transformation isobare dans laquelle la pression du gaz reste constante.
Transformation isotherme dans laquelle la température du gaz reste constante.
Si le système est isolé thermiquement on peut réaliser une transformation adiabatique.
Les concepts de base et le calcul des énergies échangées lors des transformations sont rappelés dans cette page.

Utilisation
Le programme permet l'étude des diverses transformations et de les associer pour constituer des cycles.
Pour l'utiliser il est impératif de bien respecter les consignes qui sont affichées en bleu dans le bas de l'applette.
Utiliser des valeurs qui permettent de tracer le cycle dans le cadre prédéfini.
Le programme affiche à chaque étape les valeurs du travail (W), de la chaleur (Q) fournis ou reçus et la variation de l'énegie interne (ΔU). Le bilan global est également calculé. Dans le cas d'un cycle, il est possible d'en déduire le rendement de la machine thermique correspondante.
Par commodité, les énergies sont exprimées en atmosphère.litre

On pourra par exemple étudier :
le cycle de Carnot (2 isothermes et deux adiabatiques),
le cycle de Joule (2 adiabatiques et 2 isobares),
le cycle de Stirling (2 isothermes et deux isocores) en machine ou en pompe à chaleur.
Le cycle suivant : adiabatique, isobare, isotherme et isocore qui mélange les quatre transformations est aussi très instructif.

Cliquer dans le diagramme pour afficher une croix et les valeurs de P et de V.