- Traduction physique: au cours d’une transformation infinitésimale d’un système fermé dont l'énergie cinétique macroscopique est constante:

dU est la variation d’énergie interne,  représente l’échange de chaleur et  l’échange de travail.

W et Q dépendent du chemin suivi par la transformation mais leur somme   n'en dépend pas.

- Convention de signe: si  > 0, le système reçoit effectivement de la chaleur de l’extérieur. Si Q <  0, le système donne effectivement de la chaleur au milieu extérieur. Même convention de signe pour le travail.

- Travail des forces de pression:

P_ext Cte, en général

Si la transformation est réversible ou même simplement quasi-statique du point de vue mécanique, P_ext P_fluide et l’on peut utiliser l’équation d’état de celui-ci ou toute autre équation vérifiée par le fluide. On aura tout intérêt à trouver une expression P = f (V) pour faciliter l'intégration ultérieure.

- Cas d'une transformation finie:

- Signification géométrique du travail dans un diagramme (P,V) ou diagramme de Clapeyron:

On ne peut représenter une transformation par une courbe que si chacun des points de celle-ci représente un état bien défini du gaz. La transformation doit être quasi-statique ou réversible pour être représentable par un diagramme.

Soit un gaz qui évolue de façon quasi-statique de A à B.

Lorsque son volume a varié de dV, variation assez petite pour que la pression soit constante sur ce trajet infinitésimal, le gaz a échangé le travail - PdV, quantité opposée à l'aire hachurée.

Dans un diagramme de Clapeyron, le travail des forces pressantes échangé par un gaz qui évolue de façon quasi-statique est opposé à l'aire "sous" la courbe.

Il est alors aisé de constater que:

- Le travail dépend du chemin suivi:

Pour aller de A à B, l'aire, et donc le travail, ne sont pas les mêmes suivant que le trajet est direct ou que l'état du gaz passe par I ou par J.

Il s'ensuit que la chaleur Q_AB dépend aussi du chemin suivi car, U étant une fonction d'état, elle est indépendante du chemin suivie; mais toujours égale à W + Q.

- Pour un cycle:

W_cycle = - aire ( sous AIB ) - aire ( sous BJA ) = - Aire du cycle.

Note: dans un diagramme de Clapeyron, les isothermes et les adiabatiques d'un gaz parfait sont toutes les 2 à pente variable mais négative. L'adiabatique est plus pentue que l'isotherme qui passe par le même point.

- Enthalpie H: c’est une fonction d’état, donc sa variation H ne dépend que des états initial et final mais pas du chemin suivi par la transforatation). L'enthalpie H est définie de la façon suivante:

Comme U et PV, elle s'exprime en joules.

Pour une transformation infinitésimale,

- Transformation isochore:

(Q est souvent notée Q_v et désignée par chaleur à volume constant. On peut mesurer des chaleurs de réaction à volume constant dans des bombes calorimétriques)

- Transformation entre 2 états tels que P = Pext:

(Q est souvent notée Q_P et désignée par chaleur à pression constante)

En thermochimie, on donne souvent les chaleurs de réaction   à pression constante (pression atmosphérique).

-Transformation adiabatique:

- Transformation cyclique:

- Système isolé:

 E - PROPRIETES ENERGETIQUES DES GAZ PARFAIT

- U ne dépend que de T (1ère loi de Joule):

C_V est la capacité calorifique molaire à volume constant.

- Remarque  importante:      = 0 pour un gaz parfait qui évolue de façon isotherme ( même température tout au long de la transformation ) ou monotherme ( même température finale et initiale ) et = 0 pour tout cycle d'un système, même si ce n'est pas un gaz et même si la transformation est irréversibe.

- H ne dépend que de T:

C_P est la capacité calorifique molaire à pression constante.

- Relation de Robert Mayer:

 Molaires.

 - On pose: 

 Sans unité, supérieur à 1.

Molaires, est intensive.

Voir des molécules simples

- On en déduit:

Molaires.

- Travail des forces de pression au cours de transformations irréversibles et sans échange de matière:

Mis à part le cas trivial d'une transformation isochore ( V = C^te, alors W = 0 ), un autre cas simple est celui où la pression extérieure est constante, différente de celle du gaz puisque celle-ci peut ne pas être n'est pas définie ( pas la même pression en tout point, par exemple s'il y a des tourbillons dans le gaz ).

Homogène et signe correct.

- Travail des forces de pression au cours de transformations quasi-statiques et  sans échange de matière:

a) transformations isochores:

b) transformations isobares:

PV est en joules.

c) transformations isothermes:

d- transformations adiabatiques:

Rappelons que nous sommes dans le cas des transformations:

- de gaz parfaits,

- quasi-statiques,

- sans échange de matière,

- sans échange de chaleur.

en remplaçant P par

on obtient:

Homogène à PV.

On peut ensuite remplacer le rapport des volumes par celui des pressions ou par celui des températures.