III. qfzermoaynamique aes processus irréversi6fes
1. Le formalisme de la thermodynamique des processus irréversibles
1.1. Position du problème
La thermodynamique classique complétée par la physique statistique permet
l'étude des systèmes complexes en équilibre. Cependant la plupart des phénomènes courants concernent des systèmes maintenus en déséquilibre. Lorsqu'on utilise une source de chaleur pour maintenir constante la température d'une pièce, les
parois des murs sont soumises à une différence de température provoquant
l'apparition d'un flux de chaleur. Lorsque les bornes d'une résistance électrique
sont soumises à une différence de potentiel électrique, il apparaît un courant électrique et un dégagement de chaleur : l'effet Joule. Lorsqu'il existe des gradients
de concentrations d'impuretés dans un solide, celles-ci diffusent de façon à homogénéiser leur distribution dans l'espace ... L'étude de tels phénomènes est l'objet
de la thermodynamique des processus irréversibles. Ilya Prigogine (1917-2003)
fut l'un des principaux artisans du développement de la physique des processus
irréversibles.
Un milieu macroscopique en équilibre est caractérisé par un certain nombre de
grandeurs intensives (telles que la pression, la température, le potentiel chimique ... ) et par un certain nombre de grandeurs extensives (masse, charge, volume,
nombre de particules ... ). Le second principe de la thermodynamique nous enseigne que, dès que l'ensemble des grandeurs extensives caractérisant un système
donné est complété par l'entropie, alors chacune d'entre-elles peut être exprimée
en fonction des autres. Par ailleurs, si l'on considère deux systèmes rigoureusement identiques, en équilibre thermodynamique, leur jonction conduit à un nouveau système où les grandeurs intensives restent inchangées alors que toutes les
grandeurs extensives ont doublé. Mathématiquement, ceci se traduit par une fonction mathématique vérifiant la condition
ÀD(S,X1 .. .X N) = U(ÂS,ÀX1 ... ÀX N)
En dérivant les deux termes de cette égalité par rapport à À, on obtient
1. Le formalisme de la thermodynamique des processus irréversibles
1.1. Position du problème
La thermodynamique classique complétée par la physique statistique permet
l'étude des systèmes complexes en équilibre. Cependant la plupart des phénomènes courants concernent des systèmes maintenus en déséquilibre. Lorsqu'on utilise une source de chaleur pour maintenir constante la température d'une pièce, les
parois des murs sont soumises à une différence de température provoquant
l'apparition d'un flux de chaleur. Lorsque les bornes d'une résistance électrique
sont soumises à une différence de potentiel électrique, il apparaît un courant électrique et un dégagement de chaleur : l'effet Joule. Lorsqu'il existe des gradients
de concentrations d'impuretés dans un solide, celles-ci diffusent de façon à homogénéiser leur distribution dans l'espace ... L'étude de tels phénomènes est l'objet
de la thermodynamique des processus irréversibles. Ilya Prigogine (1917-2003)
fut l'un des principaux artisans du développement de la physique des processus
irréversibles.
Un milieu macroscopique en équilibre est caractérisé par un certain nombre de
grandeurs intensives (telles que la pression, la température, le potentiel chimique ... ) et par un certain nombre de grandeurs extensives (masse, charge, volume,
nombre de particules ... ). Le second principe de la thermodynamique nous enseigne que, dès que l'ensemble des grandeurs extensives caractérisant un système
donné est complété par l'entropie, alors chacune d'entre-elles peut être exprimée
en fonction des autres. Par ailleurs, si l'on considère deux systèmes rigoureusement identiques, en équilibre thermodynamique, leur jonction conduit à un nouveau système où les grandeurs intensives restent inchangées alors que toutes les
grandeurs extensives ont doublé. Mathématiquement, ceci se traduit par une fonction mathématique vérifiant la condition
ÀD(S,X1 .. .X N) = U(ÂS,ÀX1 ... ÀX N)
En dérivant les deux termes de cette égalité par rapport à À, on obtient