Un processus isochore ( également appelé isovolumetrique) est un processus thermodynamique qui se déroule à volume constant.
Cela signifie que le système ne subit pas de changements de volume au cours de la transformation.
Relation entre pression et température
Dans un gaz idéal, si le volume reste constant, il est vrai que :
C’est-à-dire que la pression est directement proportionnelle à la température absolue.
Interprétation physique :
À mesure que la température augmente, les particules de gaz se déplacent plus rapidement et entrent en collision plus fréquemment et intensément contre les parois du récipient, provoquant une augmentation de la pression.
Représentation graphique
Les transformations isochoriques sont représentées par des isochores :
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Dans un diagramme P–V → ligne verticale (volume constant)
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Dans un diagramme P– T, → une ligne droite croissante
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Dans un diagramme V– T, → ligne horizontale
Travail dans un processus isochorique
Les travaux en thermodynamique sont donnés par :
Comme dans ce processus :
Puis :
Conclusion :
Un processus isochorique n’effectue pas de travail mécanique.
Première loi de la thermodynamique
La première loi établit :
Puisqu’il n’y a pas de travail :
Interprétation :
Toute l’énergie transférée sous forme de chaleur est convertie en variation de l’énergie interne du système.
Énergie interne dans un gaz idéal
Dans un gaz idéal :
L’énergie interne dépend uniquement de la température.
Par conséquent, tout changement d’énergie interne implique un changement de température.
Chaleur dans un processus isochorique
Si la quantité de gaz reste constante, la chaleur échangée est calculée comme suit :
où :
-
n = nombre de moles
-
Cv = chaleur molaire spécifique à volume constant
-
ΔT = variation de température
Exemples de processus isochoriques
Exemple idéal
Un gaz contenu dans un récipient rigide, fermé et non déformable, auquel la chaleur est fournie.
Exemple en thermodynamique appliquée
Dans le cycle d’Otto (modèle idéal des moteurs à essence), il existe deux transformations isochoriques :
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Apport de chaleur (combustion)
-
Transfert de chaleur
Comparaison avec d’autres procédés
| Processus | Magnitude constante | Caractéristique principale |
|---|---|---|
| Isochore | Volume | Pas de travail (W = 0) |
| Isotherme | Température | Énergie interne constante |
| Isobarique | Pression | Travail non nul |
| Adiabatique | Chaleur (Q = 0) | Pas d’échange de chaleur |
Dernière idée clé
Dans un processus isochorique :
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Le volume ne change pas
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Aucun travail n’est effectué
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Toute la chaleur échangée est transformée en énergie interne
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La pression et la température sont directement liées