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3 • Le point de vue thermodynamique
3.3 PRINCIPES DE CONSERVATION ET D’ÉVOLUTION
3.3.1 Les deux premiers principes de la thermodynamique
Les systèmes électromécaniques considérés étant a priori des systèmes fermés,
l’étude de leur équilibre et de leur évolution peut être appréhendée de manière générale à partir des deux premiers principes de la thermodynamique [44]. Un énoncé
synthétique de ces deux principes est rappelé dans le tableau 3.4.
Tableau 3.4 Les deux premiers principes de la thermodynamique
Premier principe
Deuxième principe
Il existe une fonction d’état extensive
Il existe une fonction d’état extensive
et conservative, appelée énergie E,
et non conservative, appelée entropie S,
dont la variation entre deux instants
dont la variation entre deux instants
infiniment voisins est telle que :
infiniment voisins est telle que :
dE = dEp + dEr
dS = dSp + dSr
avec
avec
dEp = 0
dEr = dQ + dW
⎧
⎨
⎩
dSp 0
dSr =
dQ
Q
dXp : fraction de la grandeur X produite par le système (X = E, S )
dXr : fraction de la grandeur X reçue par le système
dW : part d’énergie reçue sous forme de travail
dQ : part d’énergie reçue sous forme de chaleur
Le premier principe englobe en un seul et même concept, l’énergie, les notions de
travail et de chaleur. Il stipule que cette grandeur ne peut être ni produite, ni détruite
(dE p = 0). Il s’agit donc d’un principe de conservation. Au contraire, l’inégalité
définissant la formulation du second principe en fait une loi d’évolution. La production d’entropie donne le sens de toute transformation spontanée et indique en cela
« la flèche du temps » : pour un système adiabatiquement isolé, l’entropie S ne peut
que croître. L’entropie produite peut être considérée comme une mesure du degré
d’irréversibilité de la transformation. Les états d’équilibre, de même que les processus quasi-statiques, seront ainsi caractérisés par une production d’entropie nulle
(dS p = 0). La variation d’entropie se réduit dans ce cas à la part échangée avec le milieu extérieur et la quantité de chaleur correspondante est alors directement exprimée
en terme de cette variation (dQ = QdS).
Par conséquent, dans le cas d’un système comportant n degrés de liberté électromécaniques et subissant une transformation réversible ou idéale, la combinaison des
3 • Le point de vue thermodynamique
3.3 PRINCIPES DE CONSERVATION ET D’ÉVOLUTION
3.3.1 Les deux premiers principes de la thermodynamique
Les systèmes électromécaniques considérés étant a priori des systèmes fermés,
l’étude de leur équilibre et de leur évolution peut être appréhendée de manière générale à partir des deux premiers principes de la thermodynamique [44]. Un énoncé
synthétique de ces deux principes est rappelé dans le tableau 3.4.
Tableau 3.4 Les deux premiers principes de la thermodynamique
Premier principe
Deuxième principe
Il existe une fonction d’état extensive
Il existe une fonction d’état extensive
et conservative, appelée énergie E,
et non conservative, appelée entropie S,
dont la variation entre deux instants
dont la variation entre deux instants
infiniment voisins est telle que :
infiniment voisins est telle que :
dE = dEp + dEr
dS = dSp + dSr
avec
avec
dEp = 0
dEr = dQ + dW
⎧
⎨
⎩
dSp 0
dSr =
dQ
Q
dXp : fraction de la grandeur X produite par le système (X = E, S )
dXr : fraction de la grandeur X reçue par le système
dW : part d’énergie reçue sous forme de travail
dQ : part d’énergie reçue sous forme de chaleur
Le premier principe englobe en un seul et même concept, l’énergie, les notions de
travail et de chaleur. Il stipule que cette grandeur ne peut être ni produite, ni détruite
(dE p = 0). Il s’agit donc d’un principe de conservation. Au contraire, l’inégalité
définissant la formulation du second principe en fait une loi d’évolution. La production d’entropie donne le sens de toute transformation spontanée et indique en cela
« la flèche du temps » : pour un système adiabatiquement isolé, l’entropie S ne peut
que croître. L’entropie produite peut être considérée comme une mesure du degré
d’irréversibilité de la transformation. Les états d’équilibre, de même que les processus quasi-statiques, seront ainsi caractérisés par une production d’entropie nulle
(dS p = 0). La variation d’entropie se réduit dans ce cas à la part échangée avec le milieu extérieur et la quantité de chaleur correspondante est alors directement exprimée
en terme de cette variation (dQ = QdS).
Par conséquent, dans le cas d’un système comportant n degrés de liberté électromécaniques et subissant une transformation réversible ou idéale, la combinaison des