COURS DE LA FACULTÉ DES SCIENCES DE PARIS
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COURS DE PHYSIQUE MATHÉMATIQUE
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Henri POINCARÉ

THERMODYNAMIQUE

Rédaction de Jules Blondin

Deuxième édition, revue et augmentée

Paris, Gauthier-Villars
1908

Auteur :
Henri POINCARÉ

Rédaction :
Jules BLONDIN

Cours :
Poincaré - Sorbonne

Série :
Poincaré - Physique

Thème :
PHYSIQUE
Chaleur. Thermodynamique

Reprint 1995
24,5 x 18 cm, oblong
248 p.
Broché
ISBN : 978-2-87647-166-5


S O M M A I R E

I - Le principe de la conservation de l'énergie.
La découverte du principe de l'équivalence.
L'impossibilité du mouvement perpétuel.
Le principe de la conservation du mouvement.
La force vive. - Le théorème des forces vives.
La conservation de l'énergie.
Le travail des forces extérieures.
Cas où il y a conservation de l'énergie.
Les conséquences de l'impossibilité du mouvement perpétuel.

II - Calorimétrie.
Le fluide calorifique.
Température.
Quantité de chaleur.
Relation fondamentale d'un corps.
Température absolue.
Chaleur spécifique à pression constante.
Chaleur spécifique à volume constant.
Chaleur empruntée pendant une transformation élémentaire.
Représentation géométrique de l'état thermique d'un corps.
Courbes isothermes et courbes adiabatiques.
Conséquences de l'hypothèse de l'indestructibilité du calorique.
Le frottement dégage de la chaleur.

III - Les travaux de Sadi Carnot.
Les premiers travaux de Sadi Carnot.
Travail correspondant à un coup de piston.
Source chaude et source froide.
La quantité de chaleur empruntée à la source chaude est cédée tout entière à la source froide.
Réversibilité du cycle d'une machine.
Conditions de réversibilité d'une transformation élémentaire.
Cycle de Carnot.
Le coefficient économique d'un cycle de Carnot est maximum.
Il ne dépend pas du corps transformé.
Fonction de Carnot.
Quelques applications aux chaleurs spécifique des gaz.
Dernières idées de Sadi Carnot.

IV - Le principe de l'équivalence.
Les hypothèses moléculaires.
Énergie interne d'un système isolé.
Nature des forces de frottement.
Extension du principe de la conservation de l'énergie.
Équivalence du travail et de la chaleur.
Détermination expérimentale de l'équivalent mécanique de la chaleur.
Nouvelles expériences de Joule.
Expériences de Rowland.
Invariabilité de E
Le principe de l'équivalence considéré comme principe expérimental.
Nouvelles méthodes de vérification du principe de l'équivalence.
Expériences de Hirn sur les machines à vapeur.

V - Vérification du principe de l'équivalence au moyen des gaz.
Expression du travail extérieur produit par un fluide.
Détermination de E au moyen des chaleurs spécifiques des gaz.
Expériences de Joule sur la détente des gaz.
Application à la détermination de E.
Détente isothermique et détente adiabatique d'un gaz.
Expériences de Clément et Desormes.
Calcul au moyen de la vitesse du son.

VI - Quelques vérifications du principe de la conservation de l'énergie.
L'état d'un corps ne peut toujours être défini par deux variables.
Le principe s'applique à un système de corps électrisés.
Cas des piles hydroélectriques.
Phénomènes électrodynamiques.
Cas des solides élastiques.
Cas des fluides pesants en mouvement.

VII - Le principe de Carnot-Clausius.
Principe de Carnot.
Principe de Clausius.
Les objections de Hirn.
Énoncé à l'abri des objections précédentes.
Autre énoncé du second principe de la Thermodynamique.

VIII - Quelques conséquences du principe de Carnot. Entropie. Fonctions caractéristiques.
Signes des quantités de chaleur mises en jeu dans une machine thermique.
Quelques propriétés des isothermes et des adiabatiques.
Cycle de Carnot.
Le coefficient économique d'un cycle de Carnot ne dépend que des températures des isothermes.
Le coefficient économique d'un cycle quelconque est au plus égal à celui d'un cycle de Carnot.
Expression de la fonction de Carnot.
Définition de la température absolue.
Théorème de Clausius.
Entropie.
L'entropie d'un système isolé va constamment en croissant.
Le théorème de Clausius considéré comme second principe de la Thermodynamique.
Fonctions caractéristiques de Massieu.

IX - Étude des gaz.
Des divers modes de détente des gaz.
Lois caractéristiques des gaz parfaits.
La loi de Joule n'est qu'approchée.
Écoulement des fluides.
Remarque applicable aux liquides.
Application aux gaz.
Expériences de Joule et de Thomson.
Expression de l'énergie interne d'un gaz.
Détermination de l'équivalent mécanique de la chaleur.
Évaluation des températures absolues à l'aide des gaz.
Nouvelles expressions de l'énergie interne des gaz.

X - Liquides et solides.
Entropie et énergie interne d'un liquide parfait.
Transformation adiabatique d'un liquide compressible.
Formule de Clapeyron.
Remarques sur les corps présentant un maximum de densité.
Cas des solides.
Application de la formule de Clapeyron.
Représentation du cycle de l'expérience d'Edlund.

XI - Vapeurs saturées.
Vapeurs saturées.
Expressions de l'entropie d'un système formé par un liquide et sa vapeur.
Chaleur latente de vaporisation d'un liquide.
Vérifications expérimentales de la formule de Clapeyron.
Détermination de la fonction arbitraire entrant dans l'expression de l'entropie.
Expressions approchées des fonctions H, H', S et U.
Détente adiabatique d'une vapeur saturée.

XII - Extension du théorème de Clausius.
Deux définitions de la réversibilité.
Nouvel énoncé du théorème de Clausius.
Énoncé du théorème de Clausius.
Difficultés soulevées par l'extension du théorème de Clausius.
Signification de l'intégrale de Clausius.
Lemme.
Théorème de Potier et Pellat.
Théorème.
Théorème de Clausius.
Entropie d'un système.
Condition de possibilité d'une transformation.
Théorème de Gibbs.
Remarque sur les cycles représentables géométriquement.

XIII - Changements d'état.
Changements d'états d'un corps.
Application des principes de la Thermodynamique.
Énergie interne du système formé par un corps sous deux états.
Entropie du système.
Expression des fonctions caractéristiques de Massieu.
Condition de possibilité d'un changement d'état.
Théorème du triple point.
Inégalité des tensions de la vapeur émise à la même température à l'état solide et à l'état liquide.
Influence de la pression sur la température à laquelle s'effectue un changement d'état réversible.
Remarque sur la relation qui lie la température et la pression dans un changement d'état réversible.
Formule de Clausius.

XIV - Machines à vapeur.
Rendement industriel d'une machine thermique.
Rendement thermique.
Valeur maximum du rendement thermique d'une machine à vapeur.
Tentatives faites pour augmenter le rendement d'une machine thermique.
Emploi de la vapeur d'eau surchauffée.
Nouvelle limite supérieure du rendement d'une machine à vapeur.
Expression du rendement maximum lorsque la valeur est surchauffée.
Effet de la surchauffe sur la valeur du rendement.
Machines à vapeur à détente.
Distribution de la vapeur par tiroir et par soupapes.
Diagramme et rendement d'une machine réversible à cylindre imperméable à la chaleur.
Effet de la condensation de la vapeur d'eau pendant la détente.
Influence de la durée de la détente et de celle de la compression sur la valeur du rendement.
Influence des parois du cylindre.
Influence des frottements intérieurs de la vapeur.
Diagramme réel des machines à vapeur.
Avantages de la chemise de vapeur et de la vapeur surchauffée.
Machines compound.
Injecteur Giffard.

XV - Dissociation.
Différents types de dissociation.
Théorie de Gibbs.
Énergie interne d'un mélange gazeux.
Chaleur de transformation.
Entropie d'un mélange gazeux.
Application à la dissociation.
Remarques sur l'hypothèse de Duhem.
Conséquences de cette hypothèse.
Justification de l'hypothèse de Duhem.

XVI - Phénomènes électriques.
1 - Piles hydro-électriques.
Quantités définissant l'état d'une pile.
Théorie d'Helmholtz.
Démonstration du postulatum d'Helmholtz.
Influence de la température et de la pression sur la force électromotrice.
2 - Piles thermo-électriques.
Circuits hétérogènes.
Théorie élémentaire des piles thermo-électriques.
Théorie de Thomson.
Modification de la théorie précédente.
3 - Théorie de Duhem.
Potentiel électrostatique.
Systèmes formés de conducteurs homogènes.
Expressions de U - AW et de S en fonction des charges.
Différence de potentiel au contact et effet Peltier.
Différence de potentiel vraie et différence de potentiel apparente de deux corps au contact.
Effet Thomson et force électromotrice correspondante.
4 - Quelques remarques.
Phénomène Peltier au contact d'un conducteur et d'un diélectrique.
Rendement thermique des moteurs électriques.

XVII - Réduction des principes de la thermodynamique aux principes généraux de la mécanique.
Théories diverses.
Fondements de la théorie d'Helmholtz.
Hypothèses sur la nature des paramètres.
Systèmes monocycliques.
Systèmes incomplets.
Application aux phénomènes calorifiques.
La théorie d'Helmholtz s'applique aux mouvements vibratoires.
Phénomènes irréversibles.
Travaux de Boltzmann.