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Concept
Potentiel thermodynamique
Résumé
En thermodynamique, un potentiel thermodynamique est une fonction d'état particulière qui permet de prédire l'évolution et l'équilibre d'un système thermodynamique, et à partir de laquelle on peut déduire toutes les propriétés (comme les capacités thermiques, le coefficient de dilatation, le coefficient de compressibilité) du système à l'équilibre.
Les divers potentiels thermodynamiques correspondent aux divers jeux de variables d'état utilisés dans l'étude des processus thermodynamiques. Les potentiels les plus couramment utilisés sont présentés dans le tableau suivant.
avec :
la pression ;
la température thermodynamique ;
le volume ;
l'entropie ;
le travail échangé par le système avec l'extérieur ;
la chaleur échangée par le système avec l'extérieur ;
la quantité (nombre de moles) de l'espèce chimique dans le système ;
l'ensemble des nombres de moles de l'ensemble des espèces chimiques dans le système ;
le potentiel chimique de l'espèce chimique dans le système ;
l'ensemble des potentiels chimiques de l'ensemble des espèces chimiques dans le système.
Si l'énergie interne et l'entropie ont été définies antérieurement, notamment par Sadi Carnot (1824) et Rudolf Clausius (1865, Clausius créa également le mot « entropie »), la notion de potentiel thermodynamique a été introduite en 1869 par François Massieu. Toutefois, les fonctions définies par Massieu, qui les appelait « fonctions caractéristiques » (voir l'article Fonction de Massieu), ne sont pas les potentiels thermodynamiques couramment utilisés de nos jours. L'enthalpie libre a été définie en 1876 par Willard Gibbs, qui cite Massieu dans ses travaux. La fonction énergie libre est définie en 1882 par Hermann von Helmholtz. Le mot « enthalpie » est attribué à Heike Kamerlingh Onnes, qui l'aurait créé avant 1909, mais la notion avait été employée bien avant, par Gibbs notamment.
Premier principe de la thermodynamique
Le premier principe de la thermodynamique est un principe de conservation de lénergie interne, notée .
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