486 Chapitre 18
Second principe
Interro de cours
1. Dans toute la suite, on notera (Σ) un système thermodynamique fermé. Indiquer les affirmations
justes.
(a) Si (Σ) subit une transformation telle que l’équilibre mécanique entre (Σ) et l’extérieur est
réalisé à chaque étape de cette transformation, alors cette dernière est réversible.
(b) Pour qu’une transformation soit irréversible, il suffit qu’elle ne soit pas infiniment lente.
(c) Le mélange de deux gaz identiques est toujours une opération réversible.
(d) On peut inverser le sens d’une transformation réversible en modifiant les contraintes extérieures.
2. Indiquer les affirmations justes.
(a) L’entropie est une fonction d’état intensive.
(b) L’entropie se conserve, au même titre que l’énergie interne.
(c) Lors d’une transformation de (Σ) entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B ), le second principe
amène à ΔS AB − S e = S c avec S e l’entropie échangée avec l’extérieur et S c l’entropie créée
au sein du système.
(d) L’entropie créée n’est nulle que si la transformation est réversible.
(e) Au cours d’une transformation monotherme, l’entropie échangée s’écrit S e =
Q
T
avec Q
transfert thermique reçu par (Σ) et T température du système.
3. Indiquer les affirmations justes.
(a) Pour un gaz en évolution isentropique entre A(P A , V A , T A ) et B(P B = P A , V B , T B ), on
peut écrire : P A V
γ
A = P B V
γ
B avec γ =
C P m
C V m
.
(b) Pour un gaz parfait, la loi de Laplace peut se ramener à T V
γ−1 = cste.
(c) Pour un gaz parfait, la loi de Laplace peut se ramener à V T
γ−1 = cste.
(d) Pour une transformation adiabatique d’un gaz parfait : P
1−γ T
γ = cste.
4. On considère m = 2,00 kg d’eau liquide dans l’état initial I(P I = 2,00 bar, T I = 100
◦ C). On
porte ce système dans l’état final F (P F = 1,00 bar, T F = 140
◦ C). On donne la capacité thermique massique de l’eau liquide : c l = 4,18 kJ · K
−1
· kg
−1 , l’enthalpie massique de vaporisation
de l’eau à (P 0 = 1,00 bar, T 0 = 100
◦ C) : Δh v = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 , la masse molaire de l’eau :
M = 18,0 g · mol
−1 , le coefficient isentropique de la vapeur d’eau considérée comme un gaz
parfait : γ = 1,40 et la constante des gaz parfaits R = 8,31 J · K
−1
· mol
−1 . Pendant cette
transformation, le système est en contact avec un thermostat de température T e = 140
◦ C.
La variation d’entropie massique d’un gaz parfait entre deux états A et B caractérisés par
(T A , P A , V A ) et (T B , P B , V B ) s’écrit s B − s A =
Rγ
(γ − 1)M
ln
T B
T A
−
R
M
ln
P B
P A
. Indiquer les
affirmations justes.
(a) L’état final est un état diphasé liquide-vapeur.
(b) L’état final est un état de vapeur sèche.
(c) L’évolution est monotherme et réversible.
(d) La variation d’entropie du système entre I et F est : ΔS IF = 12,4 kJ · K
−1 .
(e) La variation d’entropie du système entre I et F est : ΔS IF = 13,6 kJ · K
−1 .
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Interro de cours
1. Dans toute la suite, on notera (Σ) un système thermodynamique fermé. Indiquer les affirmations
justes.
(a) Si (Σ) subit une transformation telle que l’équilibre mécanique entre (Σ) et l’extérieur est
réalisé à chaque étape de cette transformation, alors cette dernière est réversible.
(b) Pour qu’une transformation soit irréversible, il suffit qu’elle ne soit pas infiniment lente.
(c) Le mélange de deux gaz identiques est toujours une opération réversible.
(d) On peut inverser le sens d’une transformation réversible en modifiant les contraintes extérieures.
2. Indiquer les affirmations justes.
(a) L’entropie est une fonction d’état intensive.
(b) L’entropie se conserve, au même titre que l’énergie interne.
(c) Lors d’une transformation de (Σ) entre A(P A , V A , T A ) et B(P B , V B , T B ), le second principe
amène à ΔS AB − S e = S c avec S e l’entropie échangée avec l’extérieur et S c l’entropie créée
au sein du système.
(d) L’entropie créée n’est nulle que si la transformation est réversible.
(e) Au cours d’une transformation monotherme, l’entropie échangée s’écrit S e =
Q
T
avec Q
transfert thermique reçu par (Σ) et T température du système.
3. Indiquer les affirmations justes.
(a) Pour un gaz en évolution isentropique entre A(P A , V A , T A ) et B(P B = P A , V B , T B ), on
peut écrire : P A V
γ
A = P B V
γ
B avec γ =
C P m
C V m
.
(b) Pour un gaz parfait, la loi de Laplace peut se ramener à T V
γ−1 = cste.
(c) Pour un gaz parfait, la loi de Laplace peut se ramener à V T
γ−1 = cste.
(d) Pour une transformation adiabatique d’un gaz parfait : P
1−γ T
γ = cste.
4. On considère m = 2,00 kg d’eau liquide dans l’état initial I(P I = 2,00 bar, T I = 100
◦ C). On
porte ce système dans l’état final F (P F = 1,00 bar, T F = 140
◦ C). On donne la capacité thermique massique de l’eau liquide : c l = 4,18 kJ · K
−1
· kg
−1 , l’enthalpie massique de vaporisation
de l’eau à (P 0 = 1,00 bar, T 0 = 100
◦ C) : Δh v = 2,26 · 10
3 kJ · kg
−1 , la masse molaire de l’eau :
M = 18,0 g · mol
−1 , le coefficient isentropique de la vapeur d’eau considérée comme un gaz
parfait : γ = 1,40 et la constante des gaz parfaits R = 8,31 J · K
−1
· mol
−1 . Pendant cette
transformation, le système est en contact avec un thermostat de température T e = 140
◦ C.
La variation d’entropie massique d’un gaz parfait entre deux états A et B caractérisés par
(T A , P A , V A ) et (T B , P B , V B ) s’écrit s B − s A =
Rγ
(γ − 1)M
ln
T B
T A
−
R
M
ln
P B
P A
. Indiquer les
affirmations justes.
(a) L’état final est un état diphasé liquide-vapeur.
(b) L’état final est un état de vapeur sèche.
(c) L’évolution est monotherme et réversible.
(d) La variation d’entropie du système entre I et F est : ΔS IF = 12,4 kJ · K
−1 .
(e) La variation d’entropie du système entre I et F est : ΔS IF = 13,6 kJ · K
−1 .
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