Notion de système
Définition
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Etat du système
L'état d'un système est défini à un instant donné ; on peut imaginer que cet état puisse être fixé par une photographie instantanée.
On le décrit macroscopiquement au moyen de grandeurs physiques telles que : T, P, n quantité de matière, V... Toutes ces grandeurs sont des variables d'état.
Certaines ne sont pas indépendantes les unes des autres mais peuvent être reliées par une ou plusieurs équations d'état.
Exemple :
l'équation d'état des gaz parfaits : PV = nRT avec
R : constante des gaz parfaits = 8.314 J.mol-1.K-1
P : pression à l'intérieur du système en Pascal (Pa)
V : volume du système en mètre cube (m3)
T : température du système en Kelvin (K)
n : nombre de moles de gaz du système en moles (mol)
Fondamental : Conditions normales de température et pression (CNTP)
P = 1,013.105 Pa à 0°C, on peut calculer Vmolaire = 22,4L
Grandeurs extensives et intensives.
Grandeur extensive : Une grandeur extensive est proportionnelle à la quantité de matière
Elle est définie pour l'ensemble du système.
Exemples : V, masse, quantité de matière, charge électrique...
Grandeur intensive : Une grandeur intensive est définie en chaque point d'un système et est indépendante de la quantité de matière.
Elle est définie en chaque point du système.
Exemples : T, P...
Transferts possibles entre le système et le milieu extérieur
Différents types de transferts :
Il peut y avoir transfert d'énergie sous forme de chaleur notée Q ou sous forme de travail mécanique noté W ou de travail électrique noté W'.Q, W et W' sont des grandeurs d'échange. Elles s'expriment en joule (J).
Il peut y avoir aussi transfert de matière.
Fondamental : Convention
Les quantités (énergie, matière) reçues par le système sont comptées positivement.
Les quantités cédées au milieu extérieur sont comptées négativement.
Différents types de systèmes
Selon la nature de la frontière entre le système et le milieu extérieur, on distingue différents systèmes :
système fermé : il n'échange pas de matière avec l'extérieur ;
exemple : réacteur clos.
système isolé : aucun transfert avec l'extérieur ( ni d'énergie, ni de matière)
exemple : ampoule scellée (isolée thermiquement), univers
système ouvert : il échange de la matière et de l'énergie avec l'extérieur ;
exemple : une cellule vivante.
système adiabatique : pas de transfert thermique avec l'extérieur ;
exemple : système dans un vase Dewar.
