Chemin entre les états thermodynamiques

Considérons un cylindre avec un gaz parfait de volume V_o à une pression de p_o équipé d’un piston sans frottement attaché à une masse. Le piston reste stationnaire lorsque la pression est en équilibre.

Si la masse diminue de moitié, la pression externe sur le piston diminue proportionnellement. La pression interne plus élevée du gaz pousse le piston vers l’avant jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint.

Le volume de gaz augmente. Le système atteint un nouvel état thermodynamique en effectuant un travail.

Supposons que le même état final soit obtenu en réduisant la masse en deux étapes. Initialement, la pression diminue à 0,75p_o, et le travail effectué est représenté par l’aire sous la deuxième courbe.

En réduisant encore la masse dans la deuxième étape, le travail effectué par le gaz est égal à l’aire sous la troisième courbe. Par conséquent, le travail total effectué par le gaz dans le deuxième processus est la somme des aires sous les deux courbes.

Ainsi, le travail effectué par le gaz est différent pour différents processus et, par conséquent, il s’agit d’une fonction dépendante du chemin.