Bonjour,
Ma question est simple.
Comment peut on mesurer une entropie?
L'entropie s'exprime en joule/kelvin. On connait les caloriemetres, les thermomètres pas les entropiemetres.
Serait ce une des seules valeurs pour les quelles il n'y aurait pas d'instrument de mesure?
Bonsoir,
Excellente question!
(Une remarque quand même, avant E=mc², on ne savait pas mesurer l'énergie d'un système, il me semble. Maintenant, on la mesure avec une balance, et ça ne s'appelle pas un énergiemètre...)
Cordialement,
Bonsoir MMY,Envoyé par Michel (mmy)
Pour l'entropie, manque-t-il une théorie pour extraire des valeurs d'instruments existants? ou l'instrument manque-t-il? ou autre réponse?
Bonjour,
C'est une bonne question à laquelle je n'ai pas la réponse, mais je fais une tentative...
Une mesure indirecte semble possible à l'aide d'un calorimètre couplé avec un thermomètre, mais pour une mesure directe ça semble plus compliqué aussi bien au niveau microscopique que macroscopique...mais bon je ne suis pas un expert...
Cordialement,
Suis pas un expert non plus, et je me débats depuis longtemps avec de telles interrogations.
Il me semble que ce que tu décris mesure la variation d'entropie thermodynamique.
Variation: on ne mesure que le changement, pas l'entropie totale du système (le 0 d'entropie est la limite quand le système tend vers 0 K, donc on devrait pouvoir mesurer l'entropie avec un tel dispositif (?) en refroidissant au maximum! Pas facile.)
Thermodynamique: j'ai cru comprendre qu'il y a plusieurs définitions de l'entropie, ce qui ne simplifie rien.
Dans mes lectures, l'entropie thermodynamique semble être la seule dont les variations apparaissent comme objet de mesure.
Dernier point que j'ai cru comprendre: si on est loin de l'équilibre, il y a quelques problèmes.
Ca ne fait pas grand chose de concret, tout ça...
Cordialement,
.
Bonjour,
Je ne pas que l'on puisse mesurer l'entropie puisque c'est une fonction d'état. par contre on peut mesurer la variation d'entropie pour les évolutions quasi-statiques puisque dS= dQ/T
Clausius définit pour un système clos son entropie comme le rapport Q.T où Q est la chaleur emmagazinée dans celui-ci. Même si la définition de Q n'est pas simpliste (ce n'est pas l'énergie cinétique) un calorimetre et un thermometre devraient suffire quitte à detruire le systeme.
Quant à la définition équivalente de Boltzmann je ne la vois pas bien à la base d'un appareil.
Je peine à voirr le rapport entre ces deux points de vue
Je ne le comprends pas comme ça: on a dS=dQ/T. Si on voulait S, il faudrait partir de S=0 et intégrer dQ/T tout le long d'un processus qui amènerait à l'état à mesurer. (Et si S=0 est défini par T=0, on voit que ce qui se passe vers S=0 n'est pas évident!).
Je partage ton état d'esprit!Quant à la définition équivalente de Boltzmann je ne la vois pas bien à la base d'un appareil.
Je peine à voirr le rapport entre ces deux points de vue
L'un des points illustrant le problème est l'entropie d'un mélange de gaz (ça a été évoqué dans un fil de cette année, il me semble), ou plus exactement, le changement d'entropie lors du mélange de deux gaz; problème soulevé par Boltzmann même, d'ailleurs.
Cordialement,
Hello Michel,
La remarque de marioposa me semble assez juste, tout comme on ne mesure pas d'énergie absolue, mais des variations d'énergie
J'aurais du mal à dire que la remarque sur l'entropie n'est pas juste, puisque j'ai fait essentiellement la même un peu avant.Hello Michel,
La remarque de marioposa me semble assez juste, tout comme on ne mesure pas d'énergie absolue, mais des variations d'énergie
Sinon pour l'énergie, je ne suis pas d'accord avec toi (enfin, disons pas complètement: ce que tu dis est s'applique en pratique). On peut mesure une quantité d'énergie dans un référentiel où cette énergie est immobile en mesurant sa masse. Tout le problème, !!!, est si un tel référentiel peut être défini.
Sinon, une autre mesure de l'énergie absolue existe, c'est le q.v. énergie-impulsion; qui se définit indépendamment de tout référentiel. Ce n'est pas une quantité scalaire, mais je ne vois pas pourquoi une "mesure" serait nécessairement un scalaire!
Il me semble que toute variation d'énergie que l'on mesure est une modification d'une énergie-impulsion (si tu as des contre-exemples, ça m'intéresse).
Cordialement,
Bonjour,
En physique statistique l'une des définitions d'entropie est le degré de desordre du système.
Quand le systeme se trouve à une temperature de 0 K, son entropie est nulle : pas de desordre..
Théoriquement, d'après la formule de Boltzmann, en connaissant le nombre exact des configurations microscopiques possibles du système on devrait pouvoir mesurer son entropie. Tout le problème est de denombrer les configurations. Je crois que, générallement, c'est pas faisable, on ne peut donc pas connaitre exactement l'entropie à tout moment.
Dans cette logique, s'il n'y pas d'erreur de raisonnement, un appereil de mesure est théoriquement possible...
Je dis peut être des bêtises, mais l'entropie ne peut pas se mesurer en général car c'est une "construction humaine" pour rendre compte de l'évolution et du désordre ....
Bonjour,
Je ne suis pas d'accord avec ce qui a été dit.
voyez la définition de l'entropie par Clausius: http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_entropy
C'est S= Q/T à la base.(ce n'est pas défini à une constante près)
D'autre part dans tout livre de thermo avec exercices corrigés on a ce genre de pb: soit N particules dans une boite V dans un champ magnétique B etc etc calculer l'entropie de système.
Une réponse typique est S =de l'ordre de N.
J'ai le livre de Sylvie Vauclair ou elle présente ainsi les choses pour l'entropie à la Boltzmann:
Ayant un systeme fermé d'énergie E constante il y a un certain nombre
Par exemple
Si on prend
On revient au résultat de départ ou l'on n'aurait pas
Vu les ordres de grandeur la définition se tient.
Bonsoir,
Au détail prés de Q! Comment définis-tu cette valeur?
Et il y a le problème de la définition de T. Comment la définis-tu sans référence à l'entropie?
D'autre part dans tout livre de thermo avec exercices corrigés on a ce genre de pb: soit N particules dans une boite V dans un champ magnétique B etc etc calculer l'entropie de système.
Une réponse typique est S =
Oui, c'est l'entropie à la Boltzmann. On ne sait pas la mesurer, à ce que j'en comprends. La relation avec l'entropie thermodynamique, celle dont on peut mesurer les variations, n'est pas si claire que cela, il me semble: voir le problème de l'entropie d'un mélange de gaz (paradoxe de Gibbs, cf. l'article du Wiki anglais, qui me semble assez clair).J'ai le livre de Sylvie Vauclair ou elle présente ainsi les choses pour l'entropie à la Boltzmann: (...)
Cordialement,
Bonsoir,
Accepte tu de donner un sens à "quantité de chaleur contenue dans un corps"? si oui c'est Q qui est sans doute difficile à définir(une partie de E).
Sinon pour S et T qui définit l'autre? je dirais que la température est une notion plus basique et que T et Q définissent S .
Pour revenir au paradoxe de Gibbs dont on avait discuté, c'est vrai que c'est troublant si l'on accorde à l'entropie une réalité mesurable à un instant t.
un ancien fil au sujet de la différence clausius/boltzmann pour ceux que cela intéresse :
http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=111900
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Q n'est qu'un terme d'échange
la théorie du calorique a été abandonné."quantité de chaleur contenue dans un corps"
la vrai formule est
en fait on définit la température % à l'entropie:
on a donc
donc
Bonjour,
Ben non, pas plus que chwebij. Pour la même raison: la chaleur n'est pas une variable d'état, mais une variable d'échange, l'intégrale temporelle d'un flux d'énergie (précisément, un flux d'énergie sous forme thermique).
Cordialement,
Bonjour,
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On peut attribuer a un corps a l'équilibre thermodynamique des fonctions d'état. Par exemple dans une representation P en fonction de V un état d'équilibre est representé par un point. a ce point est attaché une énergie interne U.
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Lorsque l'on passe d'un point 1 à un point 2 on a une variation d'énergie interne U(2)-U(1) qui est la traduction d'une propriété de la fonction d'état à savoir que cette différence ne dépend pas du chemin parcouru dans le plan P-V.
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L'expérience montre que la chaleur échangée Q (1,2) entre le point 1 et le point 2 dépend du chemin parcouru. Conséquence: il est impossible d'attribuer a 1 point une fonction d'état que l'on appelerait Q. il est impossible d'&écrire: Q(1,2) = Q(2) - Q(1).
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Par contre si l'on calcul la variation dS = dQ/T intégrée sur un chemin entre 1 et 2 cette variation est indépendante du chemin parcouru. Conclusion: on peut attribuer a chaque point une nouvelle variable d'état que l'on appelle S la fameuse entropie.
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En résumé U et S sont des fonctions d'état et Q n'est pas une fonction d'état.
On peut donc mesurer une variation de S entre 2 états. Il faut donc mesurer la chaleur échangée sur un chemin quelconque et intégrer les variations dS/T sur ce chemin.
Bonjour,
J'admets volontiers que Q n'est pas une quantité définie quand on considère un certain état, (la notation dQ doit donc être évitée).
L'expression quantité de chaleur accumulée dans le système est donc malheureuse mais bon j'ai cité ma source (qui devait reprendre l'expression de Clausius en 1850).
Je vais tenter de reformuler la même idée par une autre approche.
P, V, T, S sont des fonctions d'état en ce sens que si l'on prend le système à un certain instant ils sont bien définis.
Il en est de même pour le produit ST que je noterai Qch (comme Quelque chose et non quantité de chaleur).
J'ai alors S = Qch / T.
L'entropie apparait ainsi autrement qu'à travers d'une différentielle donc d'un changement d'état.
On peut ici se demander quelle est la nature de ce Qch, il a la dimension d'une énergie. Quelles valeurs peut il prendre par rapport à l'énergie E d'un système fermé? (plus petit, plus grand?)
Un autre point; L'entropie est elle bien sans dimension? (les degrés pourraient
s'exprimer en joules et la constante de Boltzmann est un facteur de conversion) et ceci intervient il dans le pb de la mesure?
J'ai relu l'ancienne discussion indiqué par Mach3 et j'ai relevé ceci
qui est astucieux comme introduction.
Sachant qu'une transformation isotherme se fait à énergie constante, qu'est ce qui a varié pour les molécules? le volume et donc l'espace accessible, qui est proportionnel à
c'est en tout cas c'est le point de vue de Landau dans son livre physique statistique.
je ne pense pas. Par exemple dans la physique des plasmas on mesure la température en eV. mais de là a dire que ca intervient??et ceci intervient il dans le pb de la mesure?
attention, ce sont ici des variables d'état et pas des fonctions d'état!Et TS n'est pas une fonction d'état, je pense qu'il est dangeureux de faire un raisonnement avec cette grandeur.Je vais tenter de reformuler la même idée par une autre approche.
P, V, T, S sont des fonctions d'état en ce sens que si l'on prend le système à un certain instant ils sont bien définis.
par contre, on a dit dans ce fil qu'on savait mesurer une énergie?
Mais on a la relation
si on sait mesurer U ainsi qu'avec P, T et V on a accès à l'entropie
J'ai effectivement trouvé cette remarque dans le Landau.c'est en tout cas c'est le point de vue de Landau dans son livre physique statistique.
attention, ce sont ici des variables d'état et pas des fonctions d'état!Et TS n'est pas une fonction d'état, je pense qu'il est dangeureux de faire un raisonnement avec cette grandeur.
par contre, on a dit dans ce fil qu'on savait mesurer une énergie?
Mais on a la relation
si on sait mesurer U ainsi qu'avec P, T et V on a accès à l'entropie
Tu dis donc "Qch" = U+PV ?
Dans WIKI Ils définissent les variables d'état comme des fonctions d'état particulières et accessibles à la mesure. Il citent P V T la quantité de matière mais pas S
Salut,
L'instrument de mesure de l'entropie est décrit dans l'excelllllent ouvrage du grand pédagogue P.P. Atkins, "chaleur et désordre" aux éditions Belin. L'entropiemètre est essentiellement constitué de deux instruments qui mesuret
Il mesure donc "seulement" une variation d'entropie. Honte à moi pour mon manque d'enthousiasme!
avecSalut,
L'instrument de mesure de l'entropie est décrit dans l'excelllllent ouvrage du grand pédagogue P.P. Atkins, "chaleur et désordre" aux éditions Belin. L'entropiemètre est essentiellement constitué de deux instruments qui mesuret
mais le problème est de savoir la constante associée, cad savoir l'entropie avant la transformation.
Peut on alors avec cet entropiemetre remonter jusqu'au principe de Nernst?
Dans la pratique (du moins en thermodynamique), cette constante nous interesse peu, tout comme celle de l'énergie interne.
Mais ca peut être intéressant justement de savoir l'entropie du système, et donc de déterminer cette constante?
je croyais que ce topic était sur ce problème?
Oui oui, vous avez tous les deux raison.
Lu qqpart (il faudra que je recherche): l'entropie d'un systeme fermé est nulle au zero absolu. C'est déja un point de départ pour l'entropiemetre de Deep
oui excuse moi P,T,n et V sont bien des fonctions d'états.
tout comme S.
On peut donc supposer comme tu as fait
Si on différencie, on a:
U,H, Get F contiennent la même information.
On les utilise selon les conditions particulières, ca revient à la même remarque que j'ai faite. Si on arrive à mesurer U ou H, on a l'entropie
ce n'est pas tout a fait vrai, on a pas l'égalité pile: cf théoreme de NernstLu qqpart (il faudra que je recherche): l'entropie d'un systeme fermé est nulle au zero absolu.
Bonjour,
Une petite question dont je ne connais pas la réponse: est-ce que c'est vrai pour un système hors équilibre ?
V est bien défini hors équilibre.
L'énergie totale U (vraiment totale, la masse) est bien défini hors équilibre (du moins si on néglige l'indétermination de Heisenberg).
P est bien défini localement, comme densité volumique locale d'énergie. On peut (?) voir une pression "moyenne" comme U/V.
Mais pour T et S, ça n'est pas clair du tout pour un système hors-équilibre. Ils se définissent l'un l'autre, mais il reste un degré de liberté.
La question revient à demander quand, ou à quel rythme précisément l'entropie est augmentée lors d'une évolution irréversible. Or on voit dans les formules usuelles des ΔS, ou des dS/dU, mais rarement (ou jamais?) des dS/dt.
N'est-il pas plus juste de dire que T et S ne sont définis que pour des états à l'équilibre, et, par technique variationnelle, définis acceptablement au voisinage de ces états?
Cela semble bien sous-entendu par:
assertion qui n'est pas équivalente à celle de alove.
Cordialement,
Dernière modification par invité576543 ; 21/03/2008 à 07h46.
