Thermodynamique (Poincaré)

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Thermodynamique : leçons professées pendant le premier semestre 1888-89
Gauthier-Villars (Réimpression 1995 par les Éditions Jacques Gabay), 1908.



TABLE DES MATIÈRES.



 1


LE PRINCIPE DE LA CONSERVATION DE L’ÉNERGIE.


La découverte du principe de l’équivalence 
 2
L’impossibilité du mouvement perpétuel 
 3
Le principe de la conservation du mouvement 
 5
La force vive 
 6
Le théorème des forces vives 
 7
La conservation de l’énerggie 
 9
Le travail des forces extérieures 
 10
Cas où il y a conservation de l’énergie 
 10
Les conséquences de l’impossibilité du mouvement perpétuel 
 11


CALORIMÉTRIE.


Le fluide calorifique 
 16
Température 
 17
Quantité de chaleur 
 19
Relation fondamentale d’un corps 
 22
Température absolue 
 23
Chaleur spécifique à pression constante 
 24
Chaleur spécifique à volume constant 
 24
Chaleur empruntée pendant une transformation élémentaire 
 25
Représentation géométrique de l’état thermique d’un corps 
 25
Courbes isothermes et courbes diabétiques 
 26
Conséquences de l’hypothèse de l’indestructibilité du calorique 
 27
Le frottement dégage de la chaleur 
 28


LS TRAVAUX DE SADI CARNOT.


Les premiers travaux de Sadi Carnot 
 31
Travail correspondant à un coup de piston 
 32
Source chaude et source froide 
 34
La quantité de chaleur empruntée à la source chaude est cédée tout entière à la source froide 
 35
Réversibilité du cycle d’une machine 
 36
Conditions de réversibilité d’une transformation élémentaire 
 37
Cycle de Carnot 
 38
Le coefficient économique d’un cycle de Carnot est maximum 
 41
Il ne dépend pas du corps transformé 
 43
Fonction de Carnot 
 44
Quelques applications aux chaleurs spécifiques des gaz 
 47
Dernières idées de Sadi Carnot 
 53


LEPRINCIPE DE L’ÉQUIVALENCE.


Les hypothèses moléculaires 
 56
Énergie interne d’un système isolé 
 56
Nature des forces de frottement 
 58
Extension du principe de la conservation de l’énergie 
 58
Équivalence du travail et de la chaleur 
 59
Détermination expérimentale de l’équivalent mécanique de la chaleur 
 62
Nouvelles expériences de Joule 
 63
Expériences de M. Rowland 
 65
Invariabilité de E 
 66
Le principe de l’équivalence considéré comme principe expérimental 
 68
Nouvelles méthodes de vérification du principe de l’équivalence 
 70
Expériences de Hirn sur les machines à vapeur 
 71


VÉRIFICATION DU PRINCIPE DE L’ÉQUIVALENCE AU MOYEN DES GAZ.


Expression du travail extérieur produit par un fluide 
 76
Détermination de E au moyen des chaleurs spécifiques des gaz 
 77
Expériences de Joule sur la détente des gaz 
 80
Application à la détermination de E 
 84
Détente isothermique et détente adiabatique d’un gaz 
 85
Expériences de Clémont et Desormes. Calcul de  
 87
Calcul de au moyen de la vitesse du son 
 89


QUELQUES VÉRIFICATIONS DU PRINCIPE DE LA CONSERVATION DE L’ÉNERGIE.


L’état d’un corps ne peut toujours être défini par deux variables 
 97
Le principe s’applique à un système de corps électrisés 
 98
Cas des piles hydroélectriques 
 101
Phénomènes électrodynamiques 
 101
Cas des solides élastiques 
 104
Cas des fluides pesants en mouvement 
 107


LE PRINCIPE DE CARNOT-CLAUSIUS.


Principe de Carnot 
 113
Principe de Clausius 
 117
Les objections de Hirn 
 118
Énoncé à l’abri des objections précédentes 
 122
Autre énoncé du second principe de la Thermodynamique 
 125


QUELQUES CONSÉQUENCES DU PRINCIPE DE CARNOT. — ENTROPIE.
FONCTIONS CARACTÉRISTIQUES


Signes des quantités de chaleur mises en jeu dans une machine thermique 
 131
Quelques propriétés des isothermes et des adiabatiques 
 132
Cycle de Carnot 
 115
Le coefficient économique d’un cycle de Carnot ne dépend que des températures des isothermes 
 137
Le coefficient économique d’un cycle quelconque est au plus égal à celui d’un cycle de Carnot 
 141
Expression de la fonction de Carnot 
 142
Définition de la température absolue 
 144
Théorème de Clausius 
 146
Entropie 
 148
L’entropie d’un système isolé va constamment en croissant 
 149
Le théorème de Clausius considéré comme second principe de la Thermodynamique 
 151
Fonctions caractéristiques de M. Massieu 
 154


ÉTUDE DES GAZ.


Des divers modes de détente des gaz 
 158
Lois caractéristiques des gaz parfaits 
 160
La loi de Joule n’est qu’approchée 
 162
Écoulement des fluides 
 163
Remarque applicable aux liquides 
 168
Application aux gaz 
 169
Expériences de Joule et de sir W. Thomson 
 171
Expression de l’énergie interne d’un gaz 
 174
Détermination de l’équivalent mécanique de la chaleur 
 175
Évaluation des températures absolues à l’aide des gaz 
 177
Nouvelles expressions de l’énergie interne des gaz 
 180


LIQUIDES ET SOLIDES.


Entropie et énergie interne d’un liquide parfait 
 185
Transformation adiabatique d’un liquide compressible 
 188
Formule de Clapeyron 
 189
Remarques sur les corps présentant un maximum de densité 
 190
Cas des solides 
 194
Application de la formule de Clapeyron 
 195
Représentation du cycle de l’expérience d’Edlund 
 197


VAPEURS SATURÉES.


Vapeurs saturées 
 200
Expression de l’entropie d’un système formé par un liquide et sa vapeur 
 201
Chaleur latente de vaporisation d’un liquide 
 202
Vérifications expérimentales de la formule de Clapeyron 
 203
Détermination de la fonction arbitraire entrant dans l’expression de l’entropie 
 209
Expressions approchées des fonctions H, H’, S et U 
 213
Détente adiabatique d’une vapeur saturée 
 215


EXTENSION DU THÉORÈME DE CLAUSIUS.


Deux définitions de la réversibilité 
 219
Nouvel énoncé du théorème de Clausius 
 220
Extension du théorème de Clausius 
 221
Difficultés soulevées par l’extension du théorème de Clausius 
 222
Signification de l’intégrale de Clausius 
 223
Lemme 
 224
Théorème de MM. Potier et Pellat 
 228
Théorème 
 230
Théorème de Clausius 
 234
Entropie d’un système 
 237
Condition de possibilité d’une transformation 
 242
Théorème de Gibbs 
 243
Remarque sur les cycles représentables géométriquement 
 245


CHANGEMENTS D’ÉTAT.


Changements d’état d’un corps 
 259
Application des principes de la Thermodynamique 
 260
Énergie interne du système formé par un corps sous deux états 
 262
Entropie du système 
 265
Expression des fonctions caractéristiques de M. Massieu 
 266
Condition de possibilité d’un changement d’état 
 267
Théorème du triple point 
 268
Inégalité des tensions de la vapeur émise à la même température à l’état solide et à l’état liquide 
 269
Influence de la pression sur la température à laquelle s’effectue un changement d’état réversible 
 270
Remarque sur la relation qui lie la température et la pression dans un changement d’état réversible 
 272
Formule de Clausius 
 273


MACHINES À VAPEUR.


Rendement industriel d’une machine thermique 
 284
Rendement thermique 
 286
Valeur maximum du rendement thermique d’une machine à vapeur 
 288
Tentatives faites pour augmenter le rendement d’une machine thermique 
 289
Emploi de la vapeur d’eau surchauffée 
 291
Nouvelle limite supérieure du rendement d’une machine à vapeur 
 292
Expression du rendement maximum lorsque la vapeur est surchauffée 
 297
Effet de la surchauffe sur la valeur du rendement 
 298
Machines à vapeur à détente 
 299
Distribution de la vapeur par tiroir et par soupapes 
 302
Diagramme et rendement d’une machine réversible à cylindre imperméable 
 304
Effet de la condensation de la vapeur d’eau pendant la détente 
 308
Influence de la durée de la détente et de celle de la compression sur la valeur du rendement 
 310
Influence des parois du cylindre 
 313
Influence des frottements intérieurs de la vapeur 
 314
Diagramme réel des machines à vapeur 
 315
Avantages de la chemise de vapeur et de la vapeur surchauffée 
 316
Machines compound 
 322
Injecteur Giffard 
 323


DISSOCIATION.


Différents types de dissociation 
 336
Théorie de M. Gibbs 
 337
Énergie interne d’un mélange gazeux 
 341
Chaleur de transformation 
 344
Entropie d’un méiange gazeux 
 345
Application à la dissociation 
 349
Remarques sur l’hypothèse de M. Duhem 
 352
Conséquence de cette hypothèse 
 354
Justification de l’hypothèse de M. Duhem 
 357


PHÉNOMÈNES ÉLECTRIQUES.


I. — Piles électriques.
Quantités définissant l’état d’une pile 
 368
Théorie d’Helmholtz 
 369
Démonstration du postulatum d’Helmholtz 
 371
Influence de la température et de la pression sur la force électromotrice 
 375


II. — Piles thermoélectriques.
Circuits hétérogènes 
 379
Théorie élémentaire des piles thermo-électriques 
 380
Théorie de sir W. Thomson 
 383
Modification de la théorie précédente 
 389


III. — Théorie de M. Duhem.
Entropie et énergie interne d’un liquide parfait 
 185
Potentiel électrostatique 
 393
Systèmes formés de conducteurs homogènes 
 394
Expressions de U - AW et de S en fonction des charges 
 397
Différence de potentiel au contact et effet Peltier 
 399
Différence de potentiel vraie et différence de potentiel apparente de deux corps au contact 
 405
Effet Thomson ot force électromotrice correspondante 
 406


IV. — Quelques remarques.
Phénomène Peltier au contact d’un conducteur et d’un diélectrique 
 410
Rendement thermique des moteurs électriques 
 417


RÉSOLUTION DES PRINCIPES DE LA THERMODYNAMIQUE
AUX PRINCIPES GÉNÉRAUX DE LA MÉCANIQUE.


Théories diverses 
 419
Fondements de la théorie d’Helmholtz 
 419
Hypothèses sur la nature des paramètres 
 424
Systèmes monocycliques 
 428
Systèmes incomplets 
 429
Application aux phénomènes calorifiques 
 432
La théorie d’HeImholtz s’applique aux mouvements vibratoires 
 435
Phénomènes irréversibles 
 441
Travaux de Boltzmann 
 450


FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES.