Thermodynamique

[invitee33d974a]

Salut tout le monde.
Comme débutant dans l'étude de la thermodynamique je me bloque sur l'entropie , c'est quoi ??
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[invite100e782b]

Bonsoir,

L'entropie, c'est la mesure du désordre d'un système.

Si tu prend par exemple, un gaz dans une boîte, tu peux essayer de voir ça comme le nombre de configurations possibles de toutes les molécules. Les positions des unes par rapport aux autres.

Mais en fait c'est plus facile de comprendre la notion d'entropie par ses propriétés.
Tu dois avoir entendu parler de la 2eme loi de la thermodynamique.

On peut "l'exprimer" en termes d'entropie, dans ce cas on a : l'entropie d'un système ne diminue jamais. Elle ne peut qu'augmenter.

Exemple :
Imagine en que tu laisses un gaz dans une boîte initialement vide. Le gaz va naturellement "s'étendre" dans toute la boîte : l'entropie augmente à son maximum.
Les molécules sont alors dans un état de "désordre maximal".
Par contre tu ne verras jamais toutes les molécules se regrouper toutes seules dans un coin de la boîte : cad que l'entropie ne diminue jamais.

Voilà, je crois que c'est ça

[mach3]

pour bien comprendre l'entropie, je te conseille de lire "chaleur et désordre" de Atkins

http://www.amazon.fr/Chaleur-d%C3%A9...e=UTF8&s=books

Tu devrais surement le trouver dans une bibliothéque universitaire. C'est de loin le livre le plus clair et le plus démonstratif que j'ai lu sur le sujet.

Je te conseille de faire une recherche sur le forum, il y a déjà eu des discussions au sujet de l'entropie, tu devrais y trouver ton bonheur.

l'entropie est reliée au nombre de microétats (inobservables) par lequel un système peut passer sans que son état macroscopique (observable) ne change. Par exemple imagine 2 dés enfermés dans une boite concue pour t'afficher uniquement le score total. Le score total est l'état macroscopique et les combinaisons possibles entre les 2 dés sont les microétats. Si tu fais 7, il existe 6 microétats possible (1-6 2-5 3-4 4-3 5-2 6-1) qui sont indiscernable, si tu fais 3 il n'y a que 2 microétats (1-2 et 2-1). L'état macroscopique qu'on a le plus de chances de rencontré et celui qui à le plus de microétats correspondants, c'est aussi celui qui à la plus haute entropie (en vertu de la relation S=k.lnW : l'entropie est proportionnelle au logarithme de la probabilité de l'état macroscopique). l'entropie est donc liée à une règle d'évolution du système : un système va évoluer naturellement d'un état peu probable (basse entropie) à un état très probable (haute entropie). Je m'étendrais encore bien plus sur le sujet si j'en avais le temps, mais je dois partir.

bye

m@ch3

[invitef3f5d15d]

Atkins est tres populaire mais contient beaucoup d'erreur s conceptuelles..

je te conseille plutot mon livre... a acheter sur amazon pour 30 euros. c'est complet et avec beaucoup de problèmes corrigés. beaucoup moins délayé et facile a comprendre
nom du bouquin
Thermodynamique: principes et applications.

Pierre Infelta

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitece99558d]

je te conseille plutot mon livre... a acheter sur amazon pour 30 euros

c'est surement un bon bouquin mais c'est compatible avec l'éthique du forum de proposer aux autres d'acheter un livre dont on est l'auteur...??

[mach3]

Atkins est tres populaire mais contient beaucoup d'erreur s conceptuelles..

Je serais vraiment très interessé de savoir quelles erreurs Atkins commet dans son livre. Malgré ces erreurs (que je n'ai pas remarquées, mais bon bien qu'étant plutot bon dans le domaine, je suis bien petit devant de vrais spécialistes), je trouve que "chaleur et désordre" est très bien fait et permet d'appréhender l'entropie sous angle beaucoup plus abordable que les cours de thermo académiques.

bien cordialement

m@ch3

[mariposa]

pour bien comprendre l'entropie, je te conseille de lire "chaleur et désordre" de Atkins

http://www.amazon.fr/Chaleur-d%C3%A9...e=UTF8&s=books

Tu devrais surement le trouver dans une bibliothéque universitaire. C'est de loin le livre le plus clair et le plus démonstratif que j'ai lu sur le sujet.

Je te conseille de faire une recherche sur le forum, il y a déjà eu des discussions au sujet de l'entropie, tu devrais y trouver ton bonheur.

l'entropie est reliée au nombre de microétats (inobservables) par lequel un système peut passer sans que son état macroscopique (observable) ne change.

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Plus précisemment l'état macroscopique en question c'est l'énergie totale du système isolé.
Autrement dit pour une énergie donné le système est dégénéré en configurations.
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Ce qui veut dire que l'entropie, en fait -S, est un potentiel thermodynamique: l'état réalisé est celui-ci qui minimise -S.

[mariposa]

Atkins est tres populaire mais contient beaucoup d'erreur s conceptuelles..

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Donnes- nous en au moins trois cela permetttra d'entamer une discussion

je te conseille plutot mon livre... a acheter sur amazon pour 30 euros. c'est complet et avec beaucoup de problèmes corrigés. beaucoup moins délayé et facile a comprendre
nom du bouquin
Thermodynamique: principes et applications.

Pierre Infelta

J'ai été voir sur amazon. en fait il s'agit d'un livre standard, académique, comme il en existe 250.
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Prétendre écrire un livre complet c'est outrancier. Même Prigogine (qui a fait progresser la thermodynamique hors d'équilibre: Prix Nobel) n'aurait pas eu cette prétention.

[invitef3f5d15d]

voir par exemple les ecrits du Prof Lambert
http://www.entropysite.com/cracked_crutch.html
qui indique avec juste raison je pense que l'idee ordre désordre pour expliquer l'entropie est desusète probablement plutot fausse....

[invitef3f5d15d]

l'entropie d'un systeme peut tres bien diminuer.
si on comprime un gaz a température constante, son entropie diminue bien sur.

c'est l'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui ne peut pas diminuer.
A noter que Atkins dit " un système isolé".
ce qui n'est pas juste(une erreur!!). L'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui recoit ou cède du travail diminue. qu'en pense mach3??

[invitef3f5d15d]

j'avais fait une faute dans l emessage precedent et n'ai pas pu l'éditer...
alros je poste la formulation correcte. désolé

l'entropie d'un systeme peut tres bien diminuer.
si on comprime un gaz a température constante, son entropie diminue bien sur.

c'est l'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui ne peut pas diminuer.
A noter que Atkins dit " un système isolé".
ce qui n'est pas juste(une erreur!!). L'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui recoit ou cède du travail de facon irréversible augmente. qu'en pense mach3 ou mariposa??

[mach3]

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[mach3]

l'entropie d'un systeme peut tres bien diminuer.

personne n'a dit le contraire et heureusement...

c'est l'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui ne peut pas diminuer.
A noter que Atkins dit " un système isolé".
ce qui n'est pas juste(une erreur!!). L'entropie d'un systeme fermé adiabatique qui recoit ou cède du travail de facon irréversible augmente. qu'en pense mach3 ou mariposa??

et un système isolé n'est-il pas un cas particulier de système fermé adiabatique? c'est du pinaillage là quand meme. De plus cela ne gene en rien la compréhension de l'entropie par le profane (la notion système fermé adiabatique pourra d'ailleurs l'embrouiller plus que necessaire), ce qui est quand meme le but premier de ce livre. C'est pourquoi je le recommande pour bien saisir le concept d'entropie. On peut ensuite se tourner vers n'importe quel bouquin de thermo beaucoup plus complet et formel une fois qu'on a bien compris ce qu'était l'entropie concrétement

m@ch3

[mach3]

voir par exemple les ecrits du Prof Lambert
http://www.entropysite.com/cracked_crutch.html
qui indique avec juste raison je pense que l'idee ordre désordre pour expliquer l'entropie est desusète probablement plutot fausse....

cette explication marche pourtant bien dans bien des cas, transitions ordre-désordre, mélanges... de plus on m'a souvent dit dans la plupart de mes cours que l'entropie était liée au désordre et non qu'elle était le désordre. Mais il est vrai que réduire l'entropie au désordre est bien simpliste, bien qu'aidant à la compréhension de ce concept et applicable sans trop de problème dans la vie de tous les jours. Un bon contre-exemple est l'influence de la gravité sur l'univers : un univers homogène rempli de particules (qui semble donc très désordonné) à moins d'entropie qu'un univers rempli d'étoiles structurées en galaxies elles-meme structuré en amas (qui semble donc très ordonné). On voit bien dans ces conditions que désordre et entropie n'ont plus trop grand chose à voir.

m@ch3

[invitebeb55539]

Salut

Système fermé adiabatique ou système isolé c'est pareil, ce sont des systèmes qui n'ont aucun échange avec l'extérieur.

Bonne continuation.

[invitef3f5d15d]

Salut

Système fermé adiabatique ou système isolé c'est pareil, ce sont des systèmes qui n'ont aucun échange avec l'extérieur.

Bonne continuation.

Non. Un système fermé adiabatique peut tres bien recevoir un travail ou faire un travail et dans ces cas n'est donc pas isolé.

[invitef3f5d15d]

Bonsoir,


Tu dois avoir entendu parler de la 2eme loi de la thermodynamique.

On peut "l'exprimer" en termes d'entropie, dans ce cas on a : l'entropie d'un système ne diminue jamais. Elle ne peut qu'augmenter.

au debut de cette discussion, quelqu'un a affirmé que l'entropie d'un système ne diminue jamais. J'indiquais donc que cela n'est pas correcte

[invitef3f5d15d]

personne n'a dit le contraire et heureusement...



et un système isolé n'est-il pas un cas particulier de système fermé adiabatique? c'est du pinaillage là quand meme.

m@ch3

oui un système isolé est un cas particulier d'un système fermé adiabatique.
Il ne s'agit pas de pinaillage mais d'essayer d'être précis.


mias attention, car le deuxieme principe énoncé comme il est dans Atkins ne permet pas de savoir ce qui se passe dans le cas d'un système fermé adiabatique qui recoit ou cede du travail.


Exemple: un cylindre contant un gaz et fermé par un piston le tout adiabatique. On tient le piston. la pression extérieure est différente de la pression intérieure.

On lache le piston. on sait bien que le piston va se déplacer.

mais le deuxieme principe contenu dans Atkins ne permet pas de répondre correctement a ce problème simple, car le système n'est pas isolé!!

[chaverondier]

Comme débutant dans l'étude de la thermodynamique je me bloque sur l'entropie , c'est quoi ??

Du point de vue de l'ingénieur, la variation d'entropie macroscopique S d'un système de température T évoluant entre un état initial et un état final, c'est l'intégrale de dQ/T au cours d'une transformation réversible allant de l'état initial à l'état final (où dQ désigne la quantité de chaleur apportée au système au cours de cette évolution).

Un aspect essentiel relié à l'entropie, c'est le second principe de la thermodynamique, principe selon lequel l'entropie macroscopique d'un système isolé ne peut que croître au fil du temps.

BC
Petit complément pour non débutant en thermo :

Du point de vue plus fondamental de la physique statistique, l'entropie dite macroscopique d'un système, c'est la quantité d'information qui manque à un observateur connaissant parfaitement l'état macroscopique de ce système pour pouvoir définir parfaitement son état microphysique.

Par exemple, à titre d'image, si un inspecteur de police cherche le coupable d'une infraction et qu'il ne sait qu'une seule chose, il se trouve dans une salle où il y a 50 personnes (connaissance parfaite de "l'état macroscopique du coupable" : la salle où il se trouve), l'entropie du coupable est ln(50) (à la constante de Boltzmann près) et elle est exactement la même que celle des innocents se trouvant dans la même salle (cad dans le même "état macroscopique" du point de vue de la comparaison utilisée).

Des systèmes physiques identiques se trouvant dans le même état macroscopique ont la même entropie. Ils ne se distinguent les uns des autres que par une information microphysique dont l'observateur macroscopique (l'inspecteur) n'a pas connaissance. L'entropie S du coupable désigne la quantité d'information qui manque à l'inspecteur pour l'identifier complètement parmi un ensemble de suspects possibles. L'entropie macroscopique S d'un système physique est la quantité d'information qui manque à un observateur macroscopique (connaissant aussi bien que possible l'état macroscopique de ce système) pour connaître parfaitement l'état du sysème.

Le second principe (croissance de l'entropie macroscopique d'un système isolé dont nous faisons partie quoique nous fassions) exprime qu'un observateur macroscopique, aussi bien outillé soit-il en moyens d'observation, aura toujours un manque d'information (sur un système isolé dont il fait partie sinon le système n'est pas isolé) supérieur à l'entropie macroscopique de ce système (1).

Pour une bonne initiation à la physique statistique, cf Physique statistique introduction de Christian et Hélène Ngô 2ème édition Dunod.

(1) Si à l'avenir, il s'avérait que le deuxième principe de la thermo n'était pas un principe fondamental mais une limitation d'accès à l'information dépendant du degré d'avancement de notre technologie, alors il deviendrait possible (par des progrès en nano technologie par exemple) d'obtenir plus d'information (de faire décroître notre manque d'information sur un système isolé dont nous faisons partie à une valeur inférieure à l'entropie macroscopique de ce système). Du coup, il deviendrait possible de construire des machines produisant du travail au cours de cycles monotherme (cad des machines perpétuelles du deuxième type) cf la présentation du démon de Maxwell donnée par David Poulin http://www.iqc.ca/~dpoulin/publications/dm.pdf .

[invite100e782b]

au debut de cette discussion, quelqu'un a affirmé que l'entropie d'un système ne diminue jamais. J'indiquais donc que cela n'est pas correcte

Excusez moi, j'ai oublié de préciser les conditions dans lesquelles c'était vrai... oui, bien sûr que l'entropie peut diminuer...

Je corrige donc : "l'entropie d'un systeme fermé adiabatique ne peut jamais diminuer naturellement."
je présente mes plus plates excuses à tout le monde !!
Je ferai plus attention la prochaine fois... c'est promis .

Cordialement,
whirlwind

[chaverondier]

Je corrige donc : "l'entropie d'un systeme fermé adiabatique ne peut jamais diminuer diminuer naturellement."

D'après le second principe de la thermodynamique, c'est l'entropie d'un système isolé qui ne peut que croître (pas d'échange de chaleur = système adiabatique ; pas d'échange de matière = système fermé ; pas d'échange de matière et pas d'échange d'énergie = système isolé).

D'autre part, d'après le second principe, l'entropie d'un système isolé (donc contenant l'opérateur s'il y en a un) ne peut pas diminuer non plus artificiellement. BC

[invite100e782b]

Bonsoir,

et un système isolé n'est-il pas un cas particulier de système fermé adiabatique? c'est du pinaillage là quand meme.
m@ch3

En fait le problème de "système fermé adiabatique/système isolé", a justement été sujet à un petit débat à la page précédente (d'ailleurs je préfère ne pas insister là-dessus, n'étant pas spécialiste... )

Et je prends note pour l'autre remarque. Merci !

[mariposa]

Petites précisions de vocabulaires.
.
Un système isolé est un système qui n'échange rien du tout, cad pas de chaleur, pas de travail, pas de matière. Autrement l'énergie est constante
.
Une transformation adiabatique est une transformation qui se fait sans échange de chaleur.
Comme dS=dQ/T la transformation est entropie constante.

Une transformation isotherme est une transformation à température constante.
.
Un système fermé est un système qui n'échange pas de matière. Dans le cas contraire le système est dit ouvert.

[invité576543]

Bonsoir,

J'avais l'impression qu'il y avait un peu plus de subtilité dans le vocabulaire ouvert/fermé, selon la nature des transferts.

Par exemple le passage du courant électrique est considéré comme un échange d'énergie mais pas de matière, bien qu'il y ait nécessairement transfert de particules chargées.

Le transfert de lumière semble ambigu, on voit couramment dire que la Terre est un système ouvert à cause de l'entrée du rayonnement solaire et de la sortie du rayonnement IR, alors qu'il ne s'agit pas de transfert de matière.

Bref, ma conclusion personnelle sur le sujet est depuis longtemps qu'il faut regarder au cas par cas, et ne pas donner trop d'importance à ces vocables pas si rigoureusement définis que cela.

Cordialement,

[mariposa]

Bonsoir,

J'avais l'impression qu'il y avait un peu plus de subtilité dans le vocabulaire ouvert/fermé, selon la nature des transferts.

Par exemple le passage du courant électrique est considéré comme un échange d'énergie mais pas de matière, bien qu'il y ait nécessairement transfert de particules chargées.

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Hélas non le courant électrique apporte ou retire dans l'énergie sans échange de matière, cad sans échange d'électrons.

Le transfert de lumière semble ambigu, on voit couramment dire que la Terre est un système ouvert à cause de l'entrée du rayonnement solaire et de la sortie du rayonnement IR, alors qu'il ne s'agit pas de transfert de matière.

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Dans ce cas la lumière est un transfert de chaleur, au même titre que l'échange de chaleur avec un thermostat. Ici il s'agit d'un système fermé au sens de la thermodynamique

Bref, ma conclusion personnelle sur le sujet est depuis longtemps qu'il faut regarder au cas par cas, et ne pas donner trop d'importance à ces vocables pas si rigoureusement définis que cela.

Cordialement,

Entièrement d'accord avec toi, il faut regarder au cas par cas, mais les 2 cas que tu indiques rentrent complètement dans le cadre du vocabulaire thermodynamique standardl.
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A toi te trouver un vrai contre-exemple
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Je t'invite donc à me trouver un contre-exemple. Les paris sont lancés!

[invité576543]

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Hélas non le courant électrique apporte ou retire dans l'énergie sans échange de matière, cad sans échange d'électrons.

Faudra que tu m'expliques comment une pile à courant continu fait pour qu'il n'y ait pas de passage d'électrons à la frontière. Il ne me semble pas que bilan nul de transfert de matière soit la même chose que l'absence de passage de matière à la frontière. Dans tous les cas, il s'agit encore d'une subtilité de vocabulaire, ce que je soulignais.

Dans ce cas la lumière est un transfert de chaleur, au même titre que l'échange de chaleur avec un thermostat. Ici il s'agit d'un système fermé au sens de la thermodynamique

Je n'ai pas dit le contraire, j'ai dit que l'on trouvait couramment la Terre décrite comme système ouvert. Tu n'as jamais rencontré cela?

Cordialement,

[invité576543]

trouver un contre-exemple. Les paris sont lancés!

Chercher des contre-exemples à des problèmes de vocabulaire ?? On est bien loin de la physique...

Cordialement,

[invité576543]

En regardant dans le Wiki, on trouve cette phrase:

On considère cependant souvent comme fermés des systèmes échangeant du travail électrique, alors qu'en toute rigueur le transfert d'énergie électrique résulte du passage de porteurs de charges matériels à travers la frontière délimitant le système.

Cordialement,

[invité576543]

Dans ce cas la lumière est un transfert de chaleur, au même titre que l'échange de chaleur avec un thermostat. Ici il s'agit d'un système fermé au sens de la thermodynamique

Sinon, sur ce point précis, si la lumière est un transfert de chaleur, quel est la température à prendre en compte dans la variation d'entropie, dans le dq/T? Pour la Terre le rayonnement entrant et sortant a en première approximation la même puissance moyenne. Mais qui de de l'entropie? Doit-on prendre pour T la température du rayonnement (5800 K pour l'entrant, 250 K pour le sortant), ou la température de la l'objet terrestre qui reçoit ou émet le rayonnement?

Cordialement,

[GillesH38a]

Bonjour

le dQ/T n'est valable que pour un système en équilibre thermique avec un thermostat (si il y a un thermostat à Te mais que le système n'est pas à l'équilibre thermique, l'entropie échangée est dQ/Te mais il y a aussi de l'entropie créée) , ce qui n'est pas le cas dans le cas de la lumière si ce n'est pas un rayonnement de corps noir. Il faut revenir au calcul statistique de l'entropie, en tenant compte en particulier de la distribution angulaire anisotrope (lié à l'angle solide sous lequel on voit le Soleil). L'entropie echangée sera pllus faible que dans le cas d'une chaleur completement désordonnée, mais non nulle comme pour un travail, c'est plutot un cas "intermédiaire"...

Cordialement

Gilles