Approches thermodynamiques globale et locale appliquées à un cycle reversible triangulaire à transformation « infinitherme »

¹ Lycée Roland Garros, Le Tampon, Docteur en science de l’éducation et didactique des sciences
² Maitre de conférences HDR,
³ Maitre de conférences HDR,
⁴ Université de Lille ; Faculté des Sciences et Technologies, Département de physique, Bâtiment P5-bis, 59655 Villeneuve d’Ascq

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Résumé

L’enseignement de la thermodynamique peut se faire selon deux approches. L’approche globale reposant sur une variation finie des fonctions d’état et l’approche locale utilisant l’écriture différentielle. Lors de la réforme des programmes de CPGE en 2014-2015 l’approche globale a été privilégiée en première année alors que l’approche différentielle a été repoussée en seconde année. L’objet de cet article est de montrer que l’approche globale peut amener des résultats paradoxaux à première vue. Alors que l’approche locale n’apparait pas seulement comme un complément de l’approche globale ; mais elle est un apport essentiel à la résolution des problèmes de thermodynamique.

Nous illustrons ces aspects par l’étude d’un cycle thermodynamique particulier présentant une portion de droite de type P = mV + b. La transformation, associée à cette portion affine, peut être qualifiée de transformation infinitherme dans la mesure où chaque point de la portion correspond à une valeur de température différente.