Température d’équilibre d’un système

Analogie hydrostatique pour calculer la température d’équilibre d’un système
mercredi 12 août 2009
par  Pascal Rebetez
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Il est possible de calculer la température d’équilibre d’un système isolé constitué d’un nombre arbitraire de corps. Une analogie empruntée à l’hydrostatique permet de démontrer cette affirmation d’une part et de donner la méthode pour calculer cette température d’équilibre, d’autre part.

Il existe en hydrostatique une situation tout à fait analogue à celle que l’on rencontre en thermostatique, lors d’échanges d’énergie thermique. En effet, le transfert d’énergie thermique entre deux corps à températures différentes, est comparable à la circulation du liquide entre deux vases communicants dans lesquels les niveaux sont différents.

Pour visualiser et réaliser expérimentalement cette analogie hydrostatique, il faut des récipients dont les caractéristiques géométriques représentent chacune des caractéristiques thermiques d’un corps. La figure ci-dessous montre la forme d’un récipient qui satisfait cette exigence :

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Température d’équilibre d’un système

Le fichier ci-dessous permet de calculer la valeur numérique de la température d’équilibre d’un système constitué d’un nombre arbitraire de corps, à partir des valeurs numériques de leurs caractéristiques thermiques (masse, températures de changement d’état, capacités calorifiques massiques, chaleurs latentes et température initiale). L’état initial et final de chacun des corps sont eux aussi déterminés à partir de ces données.

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Calcul numérique de la température d’équilibre d’un système