22 Second Principe
1. EN QUELQUES MOTS…
Le second principe est un principe d’évolution ; il permet de prévoir si une transformation est
possible ou non.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
Considérons un système fermé comprenant N particules.
a) Thermostat (ou source de chaleur)
Un thermostat est un système fermé n’échangeant aucun travail avec l’extérieur, mais échangeant de l’énergie sous forme de transfert thermique, sans que sa température ne varie.
Un système en équilibre avec un thermostat est à la même température que celui-ci.
b) Transformation irréversible, transformation réversible
c Une transformation spontanée est irréversible : par exemple, le transfert thermique passe
naturellement d’un corps chaud vers un corps froid ; par contre le transfert thermique spontané d’un corps froid vers un corps chaud n’est jamais observé.
Les causes d’irréversibilité sont le transfert thermique, les frottements, les inhomogénéités
de température, de masse volumique ou de pression, les phénomènes de mélange.
c Une transformation réversible est une succession continue d’états d’équilibre pour le système étudié et le milieu extérieur avec lequel il interagit. La transformation inverse de
l’état final (F) à l’état initial (I) passe par les mêmes états d’équilibre pour le système et le
milieu extérieur que la transformation de (I) à (F). Elle est nécessairement quasi-statique.
Une transformation quasi-statique n’est pas nécessairement réversible. Un piston présentant des frottements et déplacé très lentement donne lieu à une transformation irréversible.
c) Second principe pour un système fermé
c Pour tout système fermé, il existe une fonction d’état S extensive, non conservative, appelée entropie, telle que sa variation lors d’une transformation entre deux états d’équilibre est
la somme de l’entropie échangée S éch avec le milieu extérieur et de l’entropie créée S créée
dans le système. L’entropie créée S créée est nécessairement positive ou nulle.
c Entropie échangée
L’entropie échangée S éch , comme l’entropie créée S créée , n’est pas une fonction d’état.
ΔS : variation d’entropie lors de la transformation (en J.K –1 )
S éch : entropie échangée avec le milieu extérieur(en J.K –1 )
Transformation
Transfert thermique Q reçu du milieu extérieur
Entropie échangée S éch
adiabatique
monotherme
milieu extérieur : thermostat à la température
T ext (K)
ΔSS
S
=+ éch
créée
S créée : entropie créée dans le système :
transfo ormation irréversible
transformation
créée
S
> 0
r r éversible créée
S
=
{
0
Q = 0
S éch = 0
S
Q
T
éch
ext
=
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1. EN QUELQUES MOTS…
Le second principe est un principe d’évolution ; il permet de prévoir si une transformation est
possible ou non.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
Considérons un système fermé comprenant N particules.
a) Thermostat (ou source de chaleur)
Un thermostat est un système fermé n’échangeant aucun travail avec l’extérieur, mais échangeant de l’énergie sous forme de transfert thermique, sans que sa température ne varie.
Un système en équilibre avec un thermostat est à la même température que celui-ci.
b) Transformation irréversible, transformation réversible
c Une transformation spontanée est irréversible : par exemple, le transfert thermique passe
naturellement d’un corps chaud vers un corps froid ; par contre le transfert thermique spontané d’un corps froid vers un corps chaud n’est jamais observé.
Les causes d’irréversibilité sont le transfert thermique, les frottements, les inhomogénéités
de température, de masse volumique ou de pression, les phénomènes de mélange.
c Une transformation réversible est une succession continue d’états d’équilibre pour le système étudié et le milieu extérieur avec lequel il interagit. La transformation inverse de
l’état final (F) à l’état initial (I) passe par les mêmes états d’équilibre pour le système et le
milieu extérieur que la transformation de (I) à (F). Elle est nécessairement quasi-statique.
Une transformation quasi-statique n’est pas nécessairement réversible. Un piston présentant des frottements et déplacé très lentement donne lieu à une transformation irréversible.
c) Second principe pour un système fermé
c Pour tout système fermé, il existe une fonction d’état S extensive, non conservative, appelée entropie, telle que sa variation lors d’une transformation entre deux états d’équilibre est
la somme de l’entropie échangée S éch avec le milieu extérieur et de l’entropie créée S créée
dans le système. L’entropie créée S créée est nécessairement positive ou nulle.
c Entropie échangée
L’entropie échangée S éch , comme l’entropie créée S créée , n’est pas une fonction d’état.
ΔS : variation d’entropie lors de la transformation (en J.K –1 )
S éch : entropie échangée avec le milieu extérieur(en J.K –1 )
Transformation
Transfert thermique Q reçu du milieu extérieur
Entropie échangée S éch
adiabatique
monotherme
milieu extérieur : thermostat à la température
T ext (K)
ΔSS
S
=+ éch
créée
S créée : entropie créée dans le système :
transfo ormation irréversible
transformation
créée
S
> 0
r r éversible créée
S
=
{
0
Q = 0
S éch = 0
S
Q
T
éch
ext
=
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