Gaz parfaits et la première loi

Un gaz idéal obéit à l’équation pV = nRT, son énergie interne étant uniquement dépendante de la température.

Pour relier cette image moléculaire à des montages expérimentaux, considérons le même gaz contenu dans un cylindre avec un piston mobile placé dans un bain à température constante.

Réduire la pression externe dilate lentement le gaz, abaissant légèrement la température. En conséquence, la chaleur est transférée du bain vers le gaz, maintenant une température constante.

Dans cette expansion isotherme réversible, le changement d’énergie interne est nul, ce qui signifie que la chaleur est égale au travail effectué.

En substituant l’équation d’état, qui est la relation générale entre pression, volume et température, à l’expression de travail pression-volume et en l’intégrant le travail effectué relie le travail effectué aux variations de volume lors d’une expansion isothermique réversible.

Pour l’expansion adiabatique, où aucune chaleur n’est transférée, le travail effectué est égal au changement d’énergie interne.

Si l’expansion est réversible, égaler travail et énergie interne et substituer la relation de gaz idéal à la pression permet de relier les variations de température et de v