3 Notions de système thermodynamique et d'état

Il est à ce stade nécessaire d'introduire la notion de système thermodynamique, qui représente une telle quantité de matière isolée de ce que l'on appelle l'environnement par une frontière réelle ou fictive. Cette notion de système est très générale en physique et se retrouve notamment en mécanique.

La notion d'état d'un système représente "l'information minimale nécessaire à la détermination de son comportement futur". Cet état est défini par ce que l'on appelle un jeu de variables d'état permettant de complètement caractériser ce système à un instant donné.

En mécanique, les grandeurs de position et la vitesse déterminent l'état d'un système.

Pour la thermodynamique, il existe bien évidemment plusieurs ensembles répondant à cette définition. Les plus utilisés dans la littérature sont les couples suivants : (pression, température), (pression, volume), (température, volume).

Une fonction d'état est une grandeur dont la valeur ne dépend que de l'état du système, et non pas de son histoire.

En thermodynamique, on est plus précisément amené à distinguer deux types de systèmes : les systèmes fermés, qui n'échangent pas de matière avec l'environnement, et les systèmes ouverts qui en échangent.

La présentation qui a été faite précédemment du fonctionnement des composants qui interviennent dans les machines que nous désirons étudier a montré qu'ils opèrent en système ouvert, étant tous traversés par des fluides.

Cette distinction est importante car les propriétés thermodynamiques ne s'expriment pas de la même manière en système fermé et en système ouvert.