La thermodynamique, étymologiquement la force du feu, est une branche de la physique qui traite de la dépendance des propriétés physiques des corps, dans les différents états de la matière, à la température. Elle traite des phénomènes où interviennent des échanges thermiques et des transformations de l’énergie entre différentes formes.
Avec elle apparaît la « flèche du temps », inconnue de la mécanique classique.
La thermodynamique peut être abordée selon une approche phénoménologique et/ou statistique.
La thermodynamique phénoménologique a été l’objet de nombreuses recherches dès le XVIIème siècle. Elle s’appuie sur des observations expérimentales pour établir des principes et des lois. La vision est macroscopique car à cette époque la notion d’atome n’était pas encore établie.
La thermodynamique statistique, développée à partir du milieu du XIXème siècle, s’appuie sur des considérations moléculaires et sur le calcul des probabilités appliqué à un grand nombre de particules. Elle s’attache à analyser la structure de la matière et à établir un lien entre ses propriétés et les principes de la thermodynamique phénoménologique.
Ce cours est une introduction à la thermodynamique pour des mécaniciens. Nous n'abordons donc pas (ou peu) la thermodynamique chimique. Sachant que deux des pères fondateurs de la thermodynamique statistique, Ludwig Boltzmann et Paul Ehrenfest se sont suicidés, nos incursions dans cette branche de la physique seront prudentes et dans l'objectif premier d'éclairer par une vision moderne notre compréhension de l'approche phénoménologique, fil directeur de ce cours.
- Enseignant: Benjamin Luce