Les variables d'état et fonctions d'état
On dit qu'un système est à l'état d'équilibre thermodynamiquement si ses variables d'état ont des valeurs bien définies et constantes.ces dernier (les variables) se divisent en deux catégories :
Les variables intensives qui peuvent se définir en tout point d'un système comme la pression P, la température T, le volume massique v (elles ne dépendent pas de la masse du système) autrement dit elle sont indépendantes de la quantité de matière du système et ne sont pas additives.
Les variables extensives elles sont additives et proportionnelles à la quantité de matière du système (m, V,....etc).
N.B
A chaque variable extensive on peut faire correspondre une variable intensive massique (par unité de masse), volumique (par unité de volume) ou encore molaire (par mole) c.-à-d.
Le rapport de deux grandeurs extensives donne une grandeur intensive.
La masse volumique est le rapport de la masse et le volume ρ=m/V.
Le volume molaire est le rapport du volume et la quantité de matière Vm=V/n.
Les fonctions d'état
Les fonctions d'état décrivent le système et permettent de prévoir son état d'évolution lorsqu'il passe de l'état initial vers l'état final, elles s'expriment en fonction des variables d'état (𝑇,𝑃,𝑉,...).
Exemple :
La variation d'une fonction d'état F, définie par un ensemble de variables d'état au cours d'une transformation entre un état initial E1 et un état final E2, ne dépend que de l'état du système (états E1 et E2.) et non du chemin suivi.
Peu importe les chemins empruntés ( a et b ), on regarde l'état initial et l'état final. ΔF est la fonction d'état qui caractérise le système. On nous montre que la variation du système est égale à F1-F2 (donc état final moins état initial).
Nous notons:
ΔF l'évolution totale de la fonction d'état F.
dF sa variation pour une transformation infinitésimale [système découpé en plusieurs parties] (états initial et final très proches).[1]
En intégrant sur un chemin de transformation (a ou b) , il vient:
Remarque :
Lorsque la transformation ramène le système dans l'état initial, il vient : ΔF = 0.
la fonction d'état est une fonction extensive La variable 𝑑F de la fonction d'état F est une différentielle totale exacte.
Si le système est découpé en plusieurs parties, la fonction d'état totale Z est la somme de toutes les autres fonctions partielles :
