Chapitre 8
213
Introduction
Nous exposons ici le concept le plus puissant (et peut-être le plus difficile)
de la thermodynamique. Ce chapitre 8 (l’entropie) se propose de l’aborder de
la façon la plus pragmatique possible, à partir de deux questions :
• Que représente l’entropie ?
• Quelle utilité la quantification de ses variations revêt-elle pour les ingénieurs et physiciens ?
8.1 Le concept de l’entropie
8.1.1 À quoi sert l’entropie ?
Au tout début du chapitre 1 (notions fondamentales), nous avions vu que
nous pouvions conceptualiser l’énergie comme étant « une grandeur qui
ne varie jamais lorsque les choses évoluent ». Ainsi, nous utilisons les
quantifications de l’énergie pour déterminer les limites du possible : par
exemple, nous savons qu’avec 500 J, un corps immobile de masse 10 kg ne
peut pas atteindre une vitesse supérieure à 10 m s −1 .
Pourtant, notre intuition et notre expérience quotidienne nous apprennent
que beaucoup de transformations ne peuvent avoir lieu que dans un seul
sens (figure 8.1). Par exemple, il y a autant d’énergie dans un verre d’eau
au rebord d’une table que dans ce même verre brisé avec cette même eau
renversée sur le sol. Or nous savons, ou plus exactement, nous avons la
conviction profonde, qu’il est possible que le verre tombe et se casse, mais
impossible que les éclats et l’eau sur le sol se rassemblent spontanément en
un verre plein sur la table.
Ainsi, la quantification de l’énergie n’est pas entièrement suffisante pour
déterminer ce qui est possible. Nous souhaiterions pouvoir en plus prédire de
façon absolue et quantitative le sens dans lequel l’énergie peut ou ne peut
pas être transformée.
Figure 8.1 – Nous avons l’intuition et une intime conviction que ces trois photos
ont été prises dans un ordre bien particulier. Une mesure de l’entropie dans ces
trois situations, dans lesquelles l’énergie est la même, nous permet de déterminer
cet ordre en associant à notre intuition une grandeur calculable.
images dérivées de Photos CC-by-sa par Jarosław W. Tuszyński
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen
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Introduction
Nous exposons ici le concept le plus puissant (et peut-être le plus difficile)
de la thermodynamique. Ce chapitre 8 (l’entropie) se propose de l’aborder de
la façon la plus pragmatique possible, à partir de deux questions :
• Que représente l’entropie ?
• Quelle utilité la quantification de ses variations revêt-elle pour les ingénieurs et physiciens ?
8.1 Le concept de l’entropie
8.1.1 À quoi sert l’entropie ?
Au tout début du chapitre 1 (notions fondamentales), nous avions vu que
nous pouvions conceptualiser l’énergie comme étant « une grandeur qui
ne varie jamais lorsque les choses évoluent ». Ainsi, nous utilisons les
quantifications de l’énergie pour déterminer les limites du possible : par
exemple, nous savons qu’avec 500 J, un corps immobile de masse 10 kg ne
peut pas atteindre une vitesse supérieure à 10 m s −1 .
Pourtant, notre intuition et notre expérience quotidienne nous apprennent
que beaucoup de transformations ne peuvent avoir lieu que dans un seul
sens (figure 8.1). Par exemple, il y a autant d’énergie dans un verre d’eau
au rebord d’une table que dans ce même verre brisé avec cette même eau
renversée sur le sol. Or nous savons, ou plus exactement, nous avons la
conviction profonde, qu’il est possible que le verre tombe et se casse, mais
impossible que les éclats et l’eau sur le sol se rassemblent spontanément en
un verre plein sur la table.
Ainsi, la quantification de l’énergie n’est pas entièrement suffisante pour
déterminer ce qui est possible. Nous souhaiterions pouvoir en plus prédire de
façon absolue et quantitative le sens dans lequel l’énergie peut ou ne peut
pas être transformée.
Figure 8.1 – Nous avons l’intuition et une intime conviction que ces trois photos
ont été prises dans un ordre bien particulier. Une mesure de l’entropie dans ces
trois situations, dans lesquelles l’énergie est la même, nous permet de déterminer
cet ordre en associant à notre intuition une grandeur calculable.
images dérivées de Photos CC-by-sa par Jarosław W. Tuszyński
https://thermodynamique.fr – CC-by-sa Olivier Cleynen