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Corrections typographiques et de coquilles par Bruno Turgeon

Une nouvelle série de corrections d’erreurs de typographie et de
frappe est proposée par Bruno Turgeon.
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......@@ -9,7 +9,7 @@ Pendant ces années et jusqu’en 1850, la thermodynamique reste à l’échelle
Le grand essor des machines thermiques, au début du \textsc{xix}\ieme siècle, prend la science de court. Les premiers moteurs pompent l’eau hors des mines, mais la thermodynamique –\ qui ne porte alors même pas son nom\ – ne sait pas expliquer comment. Il faudra une trentaine d’années avant que la théorie ne rattrape la pratique et que l’on établisse une vision cohérente de la thermodynamique permettant, par exemple, de prévoir le rendement d’un moteur.
En 1865, le physicien allemand Rudolf Clausius clôture près d’un siècle de tâtonnements en explicitant les grandes bases de ce que l’on commence à appeler «~thermodynamique~» : c’est ce que nous connaissons aujourd’hui sous le nom des deux principes. Il généralise, ce faisant, ses observations sur un ballon de gaz à l’univers tout entier.
De leur côté, l’écossais James Clerk Maxwell et l’autrichien Ludwig Boltzmann réconcilieront la thermodynamique avec la physique des particules en travaillant au niveau microscopique. Au fur et à mesure du \textsc{xx}\ieme siècle, le concept d’incertitude se fait accepter et la thermodynamique devient affaire de probabilités et de quantification du désordre ; elle sert même à poser les bases de la théorie de l’information.
De leur côté, l’Écossais James Clerk Maxwell et l’Autrichien Ludwig Boltzmann réconcilieront la thermodynamique avec la physique des particules en travaillant au niveau microscopique. Au fur et à mesure du \textsc{xx}\ieme siècle, le concept d’incertitude se fait accepter et la thermodynamique devient affaire de probabilités et de quantification du désordre ; elle sert même à poser les bases de la théorie de l’information.
Entre temps, la révolution industrielle a eu lieu. Délaissant la pompe à eau, le moteur thermique est passé à la propulsion des locomotives, puis des navires, automobiles, génératrices de courant et aéronefs. Notre mode de vie, dans lequel la force physiologique humaine n’a plus la moin\-dre importance, montre à quel point nous som\-mes devenus dépendants de la puissance et de la précision que ce moteur permet. En somme, il est la raison pour laquelle notre environnement diffère tant de celui de nos ancêtres, et de celui que connaîtront nos descendants. La thermodynamique permet de comprendre le fonctionnement déroutant de cet engin à la fois banal et effroyable.
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\end{principe}
\thermoquotebegin{O}
Il est important de réaliser que dans la physique d’aujourd’hui, nous n’avons aucune connaissance de ce \emph{qu’est} l’énergie. Nous n’avons pas de représentation comme quoi l’énergie viendrait en petit paquets d’une certaine quantité. Cependant des formules permettent de calculer une quantité numérique, et lorsque nous les additionnons toutes, nous obtenons toujours le même nombre. C’est une chose abstraite en cela qu’elle ne nous donne pas le mécanisme ou les \emph{raisons} des différentes formules.
Il est important de réaliser que dans la physique d’aujourd’hui, nous n’avons aucune connaissance de ce \emph{qu’est} l’énergie. Nous n’avons pas de représentation comme quoi l’énergie viendrait en petits paquets d’une certaine quantité. Cependant des formules permettent de calculer une quantité numérique, et lorsque nous les additionnons toutes, nous obtenons toujours le même nombre. C’est une chose abstraite en cela qu’elle ne nous donne pas le mécanisme ou les \emph{raisons} des différentes formules.
\thermoquoteend{Richard Feynman, 1963\index{Feynman, Richard}}{\textit{The Feynman Lectures on \mbox{Physics}} \mbox{\cite{feynman1963, feynman1963fr}}\onlyframabook{\vspace{-1em}}}
\index{univers!energie@énergie de l’}
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......@@ -254,7 +254,7 @@ Une paroi mobile permet de la comprimer ; nous lui ferons également recevoir et
\index{ressorts!compression de}
\begin{anexample}
Un système fermé est constitué d’une boîte vide dans laquelle on a placé un ressort. La pression exercée par le ressort sur les parois de la boîte est constante à $p = \SI{e5}{\pascal}$ que lque soit son volume. On comprime la boîte depuis un volume $V_\A = \SI{2}{\liter}$ jusqu’à $V_\B = \SI{1}{\liter}$. Quel est le transfert de travail ?
Un système fermé est constitué d’une boîte vide dans laquelle on a placé un ressort. La pression exercée par le ressort sur les parois de la boîte est constante à $p = \SI{e5}{\pascal}$ quel que soit son volume. On comprime la boîte depuis un volume $V_\A = \SI{2}{\liter}$ jusqu’à $V_\B = \SI{1}{\liter}$. Quel est le transfert de travail ?
\begin{answer}
Sur un diagramme pression-volume et de façon qualitative (c’est-à-dire sans représenter les valeurs numériques), l’évolution peut être représentée ainsi :
\begin{center}
......@@ -337,7 +337,7 @@ Une paroi mobile permet de la comprimer ; nous lui ferons également recevoir et
S’il était vrai que la vapeur se dépensât par le cylindre à une pression égale à celle de la chaudière, ou qui fût à celle-ci dans un rapport fixe indiqué par un coefficient quelconque, puisqu’il faut toujours à une même locomotive le même nombre de tours de roue, ou le même nombre de coups de piston pour parcourir la même distance, il s’en suivrait que tant que ces machines travaillent à la même pression, elles devraient consommer dans tous les cas la même quantité d’eau pour la même distance.
\thermoquoteend{François-Marie Guyonneau de~Pambour, 1839\index{Pambour, François-Marie Guyonneau de}}{\textit{Théorie de la machine à vapeur} \cite{pambour1839}\onlyamphibook{\vspace{4em}}\onlyframabook{\vspace{2em}}} %handmade vspace
\index{ressorts!modélisation des gaz}
Comment les fluides se comportent-t-ils lorsqu’on les comprime --\ autrement dit, par quel type de «~ressort~» peut-on les modéliser ? On constate expérimentalement que, lorsqu’on les comprime, la plupart des gaz voient leur pression et leur volume liés par une relation de type $p\ v^{k} = \text{cste.}$ avec $k$ une constante (\cref{fig_p-v_pvx})%
Comment les fluides se comportent-ils lorsqu’on les comprime --\ autrement dit, par quel type de «~ressort~» peut-on les modéliser ? On constate expérimentalement que, lorsqu’on les comprime, la plupart des gaz voient leur pression et leur volume liés par une relation de type $p\ v^{k} = \text{cste.}$ avec $k$ une constante (\cref{fig_p-v_pvx})%
\footnote{Toutefois, nous verrons au \courscinqshort que sur une plage de propriétés donnée, les liquides/vapeurs se comportent de façon très différente, même si la tendance globale reste la même.}%
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Lorsque le fluide évolue de façon rapide (ce qui est toujours le cas en pratique), nous retrouvons les phénomènes que nous avons décrits au chapitre précédent (\S\ref{ch_évolutions_irr_sf}) : la pression exercée sur les parois mobiles ne correspond plus à la pression «~moyenne~» à l’intérieur du fluide. Le travail à fournir dans les compressions est plus grand et le travail réceptionné pendant les détentes est plus faible que lors des évolutions lentes.
Le fait d’utiliser un système ouvert pour comptabiliser les transferts d’énergie ne change bien sûr rien au problème. Nous n’avons pas les moyens de prédire analytiquement le travail à fournir pour une compression à une vitesse donnée. Le problème –calculer la distribution spatiale de la pression à l’intérieur du fluide en fonction du temps– relève de la mécanique des fluides, et sera quoi qu’il en soit résolu au cas-par-cas.
Le fait d’utiliser un système ouvert pour comptabiliser les transferts d’énergie ne change bien sûr rien au problème. Nous n’avons pas les moyens de prédire analytiquement le travail à fournir pour une compression à une vitesse donnée. Le problème –calculer la distribution spatiale de la pression à l’intérieur du fluide en fonction du temps– relève de la mécanique des fluides, et sera quoi qu’il en soit résolu au cas par cas.
Sur nos diagrammes pression-volume, nous représentons les évolutions irréversibles avec un trait en pointillés, pour bien les différencier des évolutions réversibles (\cref{fig_pv_evolution_irr_so}).
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\item Le second principe peut être énoncé de multiples façons. Il est plus impressionnant de parler d’«~accroissement de l’entropie~» que du comportement spontané de la chaleur ; pourtant ces différents énoncés, que nous allons aborder progressivement, sont tous équivalents.
\item L’apparente évidence manifeste du postulat --\ on se doute que nul n’a jamais vu de tasse de thé chaud se réchauffer spontanément, ni de boisson fraîche se refroidir seule à température ambiante\ -- s’effrite dès que l’on étudie les phénomènes à l’échelle microscopique.
En effet, si la température n’est que le niveau d’agitation des particules, alors rien n’empêche \textit{a priori} celle-ci d’augmenter localement même si la température ambiante est plus faible\footnote{L’étudiant/e curieux/se pourra explorer cette idée en étudiant l’expérience intrigante du \textit{\wfd{D\%C3\%A9mon_de_Maxwell}{démon de Maxwell}}, qui ouvre les portes vers de nombreux nouveaux concepts.}. Il a fallu un demi-siècle de travail ardu aux thermodynamiciens pour répondre à cela de façon satisfaisante\footnote{C’est l’application des probabilités et statistiques à la thermodynamique, et en particulier le travail de Ludwig Boltzmann (\S\ref{ch_entropie_boltzmann}), qui permettra de la réconcilier avec la vision mécanistique Newtonienne du monde, au cours du \textsc{xx}\ieme siècle.}. Il ne s’agit pas d’un problème trivial.
En effet, si la température n’est que le niveau d’agitation des particules, alors rien n’empêche \textit{a priori} celle-ci d’augmenter localement même si la température ambiante est plus faible\footnote{L’étudiant/e curieux/se pourra explorer cette idée en étudiant l’expérience intrigante du \textit{\wfd{D\%C3\%A9mon_de_Maxwell}{démon de Maxwell}}, qui ouvre les portes vers de nombreux nouveaux concepts.}. Il a fallu un demi-siècle de travail ardu aux thermodynamiciens pour répondre à cela de façon satisfaisante\footnote{C’est l’application des probabilités et statistiques à la thermodynamique, et en particulier le travail de Ludwig Boltzmann (\S\ref{ch_entropie_boltzmann}), qui permettra de la réconcilier avec la vision mécanistique newtonienne du monde, au cours du \textsc{xx}\ieme siècle.}. Il ne s’agit pas d’un problème trivial.
\end{itemize}
Dans notre étude et depuis notre point de vue d’ingénieur/e, nous accepterons le postulat ci-dessus comme une évidence, sans chercher ni à le justifier, ni à~l’\mbox{expliquer}.
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