L’essentiel du cours 479
(P = P ext ) . Dans l’expérience 3 il faudrait procéder de même, en veillant en outre à être très proche
d’un état d’équilibre thermique avec le thermostat (P = P ext et T = T C ).
Aucune transformation réelle ne peut être rendue parfaitement réversible, car pour que
le système soit à chaque instant en équilibre il faudrait qu’elle soit infiniment lente. En
outre il a besoin de déséquilibres avec l’extérieur pour évoluer.
La transformation réversible est un modèle qui nous permet de déterminer le transfert
énergétique optimal que l’on peut obtenir lors d’une transformation.
2 Second principe de la thermodynamique
Alors que le premier principe exprime la conservation de l’énergie, le second principe permet de
prévoir le sens des transformations possibles et de quantifier l’irréversibilité.
À tout système fermé est associée une fonction d’état extensive appelée entropie, notée S et
dont la variation lors d’une transformation d’un état I à un état F s’écrit :
ΔS IF = S F − S I = S e + S c (S , S e et S c en J · K
−1 )
• S e est l’entropie échangée avec l’extérieur au cours de la transformation :
— S e = 0 dans le cas d’une transformation adiabatique ;
— S e =
Q
T s
dans le cas où le système reçoit un transfert thermique Q d’un thermostat
de température T s .
• S c est l’entropie créée au sein du système au cours de la transformation :
— S c = 0 pour une transformation réversible ;
— S c > 0 pour une transformation irréversible.
Second principe de la thermodynamique
• La variation d’entropie ΔS IF = S F − S I ne dépend que des états I et F car
l’entropie est une fonction d’état. En revanche, les entropies échangée et
créée dépendent de la transformation entre ces deux états.
• L’énoncé du second principe donne les moyens du calcul de l’entropie échangée
mais pas ceux de l’entropie créée.
En quoi le second principe est-il un principe d’évolution ?
L’énoncé du second principe nous permet de préciser la notion d’irréversibilité.
Considérons un système fermé isolé, c’est-à-dire ne pouvant échanger aucune énergie avec l’extérieur, à l’équilibre. Le relâchement d’une contrainte extérieure permet de déclencher une évolution
de ce système. Au cours de la transformation, Q = 0 et donc ΔS IF = S c . Pour une transformation
réelle S c > 0 donc ΔS IF > 0. Il s’en suit que ce système isolé ne peut revenir spontanément à son
état initial car on aurait pour cette transformation inverse une variation d’entropie ΔS F I < 0, en
contradiction avec le second principe. D’après le second principe, une transformation d’un système isolé ne se fait jamais en réduisant l’entropie, c’est pourquoi ce principe détermine
le sens d’évolution des systèmes.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
(P = P ext ) . Dans l’expérience 3 il faudrait procéder de même, en veillant en outre à être très proche
d’un état d’équilibre thermique avec le thermostat (P = P ext et T = T C ).
Aucune transformation réelle ne peut être rendue parfaitement réversible, car pour que
le système soit à chaque instant en équilibre il faudrait qu’elle soit infiniment lente. En
outre il a besoin de déséquilibres avec l’extérieur pour évoluer.
La transformation réversible est un modèle qui nous permet de déterminer le transfert
énergétique optimal que l’on peut obtenir lors d’une transformation.
2 Second principe de la thermodynamique
Alors que le premier principe exprime la conservation de l’énergie, le second principe permet de
prévoir le sens des transformations possibles et de quantifier l’irréversibilité.
À tout système fermé est associée une fonction d’état extensive appelée entropie, notée S et
dont la variation lors d’une transformation d’un état I à un état F s’écrit :
ΔS IF = S F − S I = S e + S c (S , S e et S c en J · K
−1 )
• S e est l’entropie échangée avec l’extérieur au cours de la transformation :
— S e = 0 dans le cas d’une transformation adiabatique ;
— S e =
Q
T s
dans le cas où le système reçoit un transfert thermique Q d’un thermostat
de température T s .
• S c est l’entropie créée au sein du système au cours de la transformation :
— S c = 0 pour une transformation réversible ;
— S c > 0 pour une transformation irréversible.
Second principe de la thermodynamique
• La variation d’entropie ΔS IF = S F − S I ne dépend que des états I et F car
l’entropie est une fonction d’état. En revanche, les entropies échangée et
créée dépendent de la transformation entre ces deux états.
• L’énoncé du second principe donne les moyens du calcul de l’entropie échangée
mais pas ceux de l’entropie créée.
En quoi le second principe est-il un principe d’évolution ?
L’énoncé du second principe nous permet de préciser la notion d’irréversibilité.
Considérons un système fermé isolé, c’est-à-dire ne pouvant échanger aucune énergie avec l’extérieur, à l’équilibre. Le relâchement d’une contrainte extérieure permet de déclencher une évolution
de ce système. Au cours de la transformation, Q = 0 et donc ΔS IF = S c . Pour une transformation
réelle S c > 0 donc ΔS IF > 0. Il s’en suit que ce système isolé ne peut revenir spontanément à son
état initial car on aurait pour cette transformation inverse une variation d’entropie ΔS F I < 0, en
contradiction avec le second principe. D’après le second principe, une transformation d’un système isolé ne se fait jamais en réduisant l’entropie, c’est pourquoi ce principe détermine
le sens d’évolution des systèmes.
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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