C'est une partie de la physique qui étudie les lois qui président aux
échanges d'énergie, et notamment, les transformations de
l'énergie calorifique en énergie mécanique.
La thermodynamique classique repose sur trois principes et sur la
notion de système. Un système est ensemble de corps ,délimités dans
l'espace ,susceptible d'échanger avec le milieu extérieur du
travail (W) et de la chaleur (Q) ,et caractérisé par son état à un
instant donné. Lorsqu'un système évolue d'un état à un autre la
variation de son énergie interne, égale à la somme W+Q ne dépend que de
l'état initial et de l'état final (premier principe de la
thermodynamique ); W et Q sont comptés positivement si l'échange
s'effectue du milieu extérieur vers le système et négativement dans le
cas contraire. Dans le cas d'un cycle, l'énergie interne du système est
la même au début et à la fin : W+Q = 0. Par ailleurs, un système qui
décrit un cycle et qui n'est en contact qu'avec une seule source de
chaleur est incapable de fournir du travail (second principe de la
thermodynamique). Un moteur ne peut fonctionner, c'est à dire, fournir
un travail W, que s'il existe une source chaude, qui cède une quantité
de chaleur Q
c au système, et une
source froide, à laquelle le système fournit une quantité de chaleur Q
f
. Le rendement d'un moteur thermique, est toujours inférieur à 1 en
raison de l'existence de Q
f . Le second principe
de la thermodynamique permet d'affirmer que l'on ne peut transformer
intégralement de la chaleur en travail: "l'entropie" d'un système isolé
a tendance à augmenter. Le troisième principe de la thermodynamique
énonce que l'entropie d'un système est nulle au zéro absolu. La
thermodynamique "statistique" part du principe que les phénomènes
macroscopique observés sont la conséquence d'un très grand nombre de
phénomènes microscopiques. En particulier, lorsqu'un gaz est en
équilibre, aucune de ses molécules ne sont immobiles, mais en moyenne,
il n'y a pas de mouvement d'ensemble.
Les physiciens qui ont contribués à l'élaboration de la thermodynamique
sont :
- Sadi CARNOT (1796-1832)
- Emil CLAPEYRON (1799-1864)
- William THOMSON (1824-1907)
- Marc SEGUIN (1786-1875)
- Robert MAYER (1814-1878)
- James PRESCOTT JOULE(1818-1889)
- Ludvig August COLDING(1815-1888)
- Rudolf CLAUSIUS.