Deuxième principe de la thermodynamique
Le deuxième principe introduit l'entropie et fixe le sens des transformations physiques.
1
Transformations réversibles et irréversibles
Idée physique
Réversible
- Succession d'états d'équilibre quasi-statiques.
- Inversion possible sans trace dans le système.
- Idéal théorique utile pour les bilans.
Irréversible
- Présence de frottements, gradients ou dissipations.
- Retour en arrière impossible sans modification extérieure.
- Toute transformation réelle est en pratique irréversible.
Mémo
Réversible signifie qu'on peut revenir en arrière sans trace. Lent ne veut pas dire réversible.
2
Entropie et variation d'entropie
Définition
L'entropie S est une grandeur d'état qui mesure la dispersion de l'énergie.
- On raisonne sur ΔS entre deux états définis.
- S est extensive et additive.
- En thermodynamique, on distingue S de la chaleur.
Formule clé
Pour une transformation réversible, la variation élémentaire d'entropie est égale à la chaleur réversible reçue divisée par la température absolue.
3
Second principe et bilan entropique
Principe
| Situation | Conclusion |
|---|---|
| Système isolé | |
| Transformation réversible | |
| Transformation irréversible |
Bilan entropique
- 1
Écrire la variation d'entropie du système.
- 2
Ajouter l'entropie échangée avec l'extérieur.
4
Machines thermiques et cycle de Carnot
Schéma logique
Cycle idéal
Cycle de Carnot
- Cycle réversible idéal.
- Fixe la limite supérieure du rendement.
Machine réelle
- Présente des irréversibilités.
- A un rendement inférieur à Carnot.
Rendement
Le rendement compare le travail utile fourni à l'énergie reçue par la machine.
5
Efficacité et méthode de révision
Résumé express
- Le deuxième principe impose un sens aux transformations.
- L'entropie quantifie la dispersion et le bilan d'irréversibilité.
- Le cycle de Carnot borne le rendement des machines thermiques.
Mini-défi
- Dire si une transformation lente est forcément réversible.
- Compléter : pour un système isolé, ΔS ... 0.