« Introduction à la thermodynamique/Applications du second principe » : différence entre les versions
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Le '''second principe de la thermodynamique''' décrit l'irréversibilité des phénomènes thermodynamiques. Il quantifie l'[[w:entropie|entropie]], notée S, qui est une forme de l'[[w:énergie interne|énergie interne]] d'un système dite dégradée.
* L'entropie d'un système fermé adiabatique (donc "isolé") ne peut qu'augmenter
* On peut diminuer l'entropie d'un système fermé (i.e. qui n'échange pas de matière avec l'extérieur), mais cela se fera au prix d'une augmentation au moins égale de l'entropie extérieure au système.
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[[File:Transformation monotherme.png|300px|centré]]
Le système Σ échange de l'énergie avec le réservoir et
il peut ainsi diminuer ou augmenter son entropie. <br>
Quand au système total isolé, son entropie va rester constante si les échanges sont réversibles ("processus quasi-statiques") ou bien <br>augmenter si les processus sont irréversibles ("hors-équilibre") car il y a alors création d'entropie.
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;exemple du pastis
Pour imager la chose, imaginons un verre rempli d'une dose de pastis pur (sans alcool bien sûr…) et une carafe remplie de 5 doses d'eau. Si on verse l'eau dans le pastis, il va se créer un mélange trouble. Il y a eu augmentation d'entropie entre
* l'entropie du système « 1 dose de pastis pur » plus l'entropie du système « 5 doses d'eau pure » et
* l'entropie du système « 1 dose de pastis pur plus 5 doses d'eau pure ».
Cela se décrit
: S(1 dose de pastis pur +
Sans le second principe de la thermodynamique, rien n'
;échange thermique entre deux cubes
▲Sans le second principe de la thermodynamique, rien n'interdit que, si on verse 5 doses de notre mélange eau + pastis dans la carafe, on obtienne 5 doses d'eau pure dans la carafe et une dose de pastis pur restant dans le verre.
Une autre interprétation consiste à analyser le sens du transfert énergétique (la thermodynamique étant une science des transferts énergétiques…). Imaginons deux cubes d'acier, l'un chauffé à environ {{unité|1000|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} et l'autre à {{unité|20|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}. Si nous les mettons en contact l'un avec l'autre, le second principe de la thermodynamique impose que le sens du transfert thermique résultant de ce contact se fasse du cube chaud vers le cube froid, c'est-à-dire que c'est l'énergie du cube chaud qui va vers le cube froid. Sans le second principe, rien n'
Pour autant, par définition
▲Une autre interprétation consiste à analyser le sens du transfert énergétique (la thermodynamique étant une science des transferts énergétiques…). Imaginons deux cubes d'acier, l'un chauffé à environ {{unité|1000|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}} et l'autre à {{unité|20|{{Abréviation|°C|degré Celsius}}}}. Si nous les mettons en contact l'un avec l'autre, le second principe de la thermodynamique impose que le sens du transfert thermique résultant de ce contact se fasse du cube chaud vers le cube froid, c'est-à-dire que c'est l'énergie du cube chaud qui va vers le cube froid. Sans le second principe, rien n'oblige ce sens et en n'appliquant que les autres principes de la thermodynamique, on pourrait avoir une équation mathématiquement juste décrivant que, suite à leur mise en contact, le cube froid s'est refroidi un peu plus et le cube chaud s'est réchauffé un peu plus, ce qui est intuitivement une aberration.
; entropie de l'univers
▲Pour autant, par définition là aussi, on ne peut prouver le second principe de la thermodynamique. On ne peut que l'admettre parce qu'il est évident d'après la vie de tous les jours.
Il est intéressant de noter que l'on peut faire une analogie entre l'entropie et l'état de désordre de notre système. Ainsi, l'entropie de l'univers ne pouvant qu'augmenter, le désordre se répand tout autour de nous. C'est pourquoi on
▲Il est intéressant de noter que l'on peut faire une analogie entre l'entropie et l'état de désordre de notre système. Ainsi, l'entropie ne pouvant qu'augmenter, le désordre se répand tout autour de nous. C'est pourquoi on sait que l'univers va à sa perte car au bout d'un temps infini, toute son énergie sera transformée en entropie, donc en désordre et il faudrait trouver un autre système (hors de l'univers) à qui transférer notre désordre si nous voulons continuer avec l'ordre…
Le second principe de la thermodynamique est plus abstrait que le premier. Cette notion d'ordre et de désordre est assez difficile à appréhender car on l'utilise surtout au niveau moléculaire, mais ces exemples parlants sont là pour nous rappeler l'évidence même de ce principe.
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