Thermostat (thermodynamique)

Thermostat (thermodynamique)

En thermodynamique, un thermostat est un système fermé de température constante, susceptible d'être utilisé pour réaliser des transferts thermiques avec un corps placé à son contact.

Propriétés

Soit (S) un thermostat de volume constant à la température T0. Plaçons ce thermostat en contact thermique avec un système d'épreuve (Σ), et supposons que le thermostat reçoive le transfert thermique élémentaire δQ au cours de la transformation infinitésimale.

L'énergie interne U du thermostat varie alors de :

dU \ = \ \delta Q

conformément au premier principe. Le volume du thermostat étant supposé constant, on a par ailleurs :

dU \ = \ C_V \ dT_0

où CV est la capacité thermique à volume constant du thermostat. On déduit de ces deux formules que la variation de température du thermostat est reliée au transfert thermique élémentaire par :

dT_0 \ = \ \frac{\delta Q}{C_V}

Or, pour un thermostat, il faut que cette variation de température soit identiquement nulle pour tout transfert thermique élémentaire fini. On en déduit que la capacité thermique à volume constant du thermostat doit être infinie :


C_V \ = \ + \ \infty


Comme cette capacité thermique à volume constant est extensive, on en déduit que la taille du thermostat doit être infinie au sens où le nombre de moles n est infini :

n \ = \ \frac{C_V }{C_{V_m}} \ = \ + \ \infty

En pratique, les capacités thermiques molaires de tous les corps étant du même ordre de grandeur, un système (S) pourra être considéré comme un thermostat par rapport à un système d'épreuve (Σ) si et seulement si le nombre de moles du système (S) est très supérieur au nombre de moles du système (Σ) :

n_{(S)} \ \gg \ n_{(\Sigma)}


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