Comment comprendre le deuxième principe de la thermodynamique?

 

par lionel6 |

     

Le deuxième principe de la thermodynamique complète le premier en tenant compte du fait que toutes les transformations thermodynamiques ne sont pas toujours possibles. Ce principe justifie la notion de transformation irréversible !

Étapes de réalisation

1.

Le premier principe de la thermodynamique pose que lors d'une transformation quelconque, la variation d'énergie interne d'un système est la somme de la chaleur échangée et du travail fourni.
Variation_energie_interne = chaleur_echangée + travail_fourni.

2.

Cependant, certaines transformations qui satisfont au premier principe ne se produisent en fait pas.

3.

L'exemple le plus classique est celui du verre d'eau placé dans un pièce, et dont la température est égale à la température de la pièce : le verre d'eau ne peut pas se réchauffer spontanément (sans apport extérieur d'énergie).

4.

Pourtant le premier principe autorise cette transformation !

5.

Il faut donc une information complémentaire :
Cette information est l'entropie.

6.

L'entropie est une donnée qui dépend de trois variables : énergie interne, volume, nombre de particules (pour un système donné).

7.

L'entropie est une fonction dont la valeur est maximale à l'équilibre d'un système.
De plus, cette fonction est plus grande pour un équilibre naturel qu'un équilibre contraint !

8.

La notion d'entropie est délicate, il existe en fait plusieurs définitions de l'entropie !

9.

Dans tous les cas, la notion d'entropie permet d'avoir des informations sur la réversibilité d'une transformation (c'est-à-dire si une transformation peut se faire dans les deux sens ou pas).

10.

C'est en fait la variation d'entropie entre deux états qui permet d'avoir cette information !

11.

Pour qu'une transformation d'un état A vers un état B soit possible, il faut que la variation d'entropie entre ces deux états soit supérieure ou égale à zéro.

Variation_entropie_AB = entropie_B - entropie_A >= 0.

12.

Pour qu'une transformation soit de plus réversible il faut que cette variation soit égale à zéro !

Astuces et mises en garde

Astuce(s) :

Maxwell a notamment essayé de mettre en erreur ce principe en introduisant le "démon de Maxwell". Ce paradoxe était en fait incorrect car Maxwell n'avait pas considéré toutes les données nécessaires.

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