Lois de Joule (Thermodynamique)

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On distingue deux lois de Joule en thermodynamique.

Première loi de Joule

L'énergie cinétique de translation des molécules est l'unique forme d'énergie de N molécules contenues dans un volume V de gaz parfait. On appelle énergie interne U du gaz parfait la somme des énergies cinétiques des N molécules. L'énergie interne U d'un gaz parfait ne dépend que de sa température et au cours d'une transformation d'une quantité de gaz n (en mol) ou m (en kg).

$\mathrm{\Delta }U=n{C}_V\mathrm{\Delta }T=m{c}_V\mathrm{\Delta }T$

Où :

• Cv est la capacité thermique molaire à volume constant en J.mol-1.K-1.
• cv est la capacité thermique massique à volume constant en J.kg-1.K-1.

Deuxième loi de Joule

L'enthalpie H d'un gaz parfait ne dépend que de sa température et par définition :

$H=U+PV$

Au cours d'une transformation d'une quantité de gaz n (en mol) ou m (en kg) :

$\mathrm{\Delta }H=n{C}_P\mathrm{\Delta }T=m{c}_P\mathrm{\Delta }T$

Où :

• Cp est la capacité thermique molaire à pression constante en J.mol-1.K-1.
• cp est la capacité thermique massique à pression constante en J.kg-1.K-1.

Puisque les deux capacités thermiques massiques sont telles que :

$\gamma =\frac{C_P}{C_V}=\frac{c_P}{c_V}$

On en déduit :

$\mathrm{\Delta }H=\gamma \mathrm{\Delta }U$