Bonjour,
Je souhaite avoir une interprétation concrète de l'entropie.
*Voici la mienne, merci de me dire si j'ai bon ou pas :
->si l'entropie croit alors il y a augmentation du désordre des molécules ?
Je me pose ensuite la question :
-> si pour un système, l'entropie passe de 0 à -50. Qu'est ce que cela signifie ?
Merci.
Que super Nany est passée par làEnvoyé par alphons
.
C'est une image courante, ce qui n'est pas nécessairement un signe de qualité.
Le problème est que le mot "désordre" n'a pas de sens clair; il est inutilisable dans un contexte scientifique. Souvent, quand on pousse pour avoir une mesure du désordre, on obtient la réponse: en mesurant l'entropie...
Il y a de nombreux processus qui évoluent spontanément vers ce qu'on peut défendre comme étant de l'ordre. Comme le cristallisation. Comme la formation de planètes dans un disque d'accrétion. Pourtant, toute évolution spontanée correspond à une augmentation d'entropie...
L'entropie est usuellement une grandeur positive.Je me pose ensuite la question :
-> si pour un système, l'entropie passe de 0 à -50. Qu'est ce que cela signifie ?
Ceci dit, la question pourrait être qu'est-ce qu'il se passe quand l'entropie diminue. La réponse est: le système n'est pas isolé, et il y a une augmentation d'entropie ailleurs, telle que le total du changement est positif ou nul... C'est ce que postule la seconde loi de la thermo.
Cordialement,
Statistiquement parlant, c'est une grandeur qui mesure le nombre d'arrangements microscopiques qui conduisent à un meme état macroscopique.Je souhaite avoir une interprétation concrète de l'entropie.
Ainsi un état sera plus facilement accéssible via une transformation du système, si ce dernier peut etre obtenu par un grand nombre de configuration microscopiques différentes.
Si on a -50 on a plus d'ordre ou de désordre?
Pour moi, (c'est une opinion) la notion d'ordre et de désordre s'explique comme suit : il s'agit d'une information sur le système; d'une information de la répétition d'un même élement de description : plus il est répété, plus c'est ordonné. Un exemple : soit un mur de briques ; si le mur est ordonné, les briques (identiques) sont mises bout à bout et lorsqu'on a atteint la largeur souhaitée du mur, on revient au départ et on met la seconde rangée etc. Pour localiser une brique alors, plusieurs possibilités peuvent être, dont la plus simple est d'utiliser un nombre d'index allant de 0 au nombre de brique utilisée plus le nombre de brique d'une rangée. Deux nombres donc. Pour construire l'édifice, deux nombres suffisent : la largeur et le nombre de briques.Le problème est que le mot "désordre" n'a pas de sens clair; il est inutilisable dans un contexte scientifique. Souvent, quand on pousse pour avoir une mesure du désordre, on obtient la réponse: en mesurant l'entropie...
Considérons alors ces même briques entassées et déposées en vrac, en tas, sur l'emplacement du même mur en attendant le maçon. Pour localiser les briques alors, il faut 3 nombres pour leur localisation précise et 3 de plus pour leur orientation... 6 par brique. Mutiplié par le nombre de brique : imaginer la complexité pour reproduire à l'identique!
En fait dans les deux cas effectivement on a besoin du même nombre d'information, 6, mais dans le premier cas, si on connait la localisation précise de la première brique, on vous dit de reproduire à l'identique cette localisation seulement en changeant un seul paramètre à chaque coup, c'est plus simple.
En stockage informatique cela devient concret : si à chaque brique on a plus que 2 infos à stocker au lieu de 6, alors le fichier sera allégé en octets.
D'ailleurs, les compresseurs de données informatiques sont l'éloge de l'entropie, concept à l'origine essentiellement thermodynamique et physique. Le but d'un compresseur de données, cela revient d'une manière ou d'une autre toujours à cela, c'est de repérer les répétitions : un texte utilisant les même lettres, sera très compressé, une image photo le sera bien moins dans la mesure où les couleurs se repète très peu ( à moins d'avoir une une image monochrome...)
Corriger moi, si je me trompe, mais pour revenir au cas particulier de la thermodynamique (statistique, cela est plus évident que le cas classique), on souhaite connaître la position des particules d'un groupe de particules excitées par la chaleur. L'entropie est un nombre pour résumer les positions statistiques des dites particules. Plus il y d'entropie, plus il faut des informations pour localiser les dites particules, moins il y a d'entropie, plus les informations pour localiser les particules sont redondantes, donc c'est plus ennuyeux, mais plus simple.
En fait, peut-être peut-on dire alors qu'un gaz où les particules vont ici et là dans tous les sens a une entropie plus grande qu'un solide cristallin. D'ailleurs, si on vous demande de reproduire un tel solide, on présente le cristal de base, et on vous dit le reproduire pour avoir une planche du métal. On vous demande même pas de reproduire un gaz, car pour décrire cela en perpétuel mouvement on y arrivera pas ! Seul les supercalculateurs valent alors le coup, notamment pour étudier les groupes d'étoiles et leur évolution... (dans la mesure où on considère les étoiles comme des particules)
pas facile de formuler sa pensée avec des mots...
A mon sens, il y a un amalgame de concepts.
Parler de compression de données informatiques ne peut pas référer à l'entropie thermodynamique.
Le pont qui a été fait via la formule de l'entropie statistique entre entropie thermodynamique et compression de l'information peut très bien être une forme l'illusion, basée sur la similarité des formules.
Le mot "information" a d'ailleurs des sens très différents dans les différents domaine. Dans le cas de la compression de données, on manie une "capacité maximale d'information", la capacité d'un support au sens de Shannon. En méca stat, on cherche à parler de connaissance sur le système, ce qui est sensiblement différent (et fait apparaître un aspect subjectif, qui n'existe pas dans la capacité au sens de Shannon). Enfin, l'information au sens commun introduit la dimension sémantique (elle aussi absente du modèle de Shannon).
Perso, je me méfie de toutes ces images liant entropie et information, ainsi que entre entropie et ordre/désordre. La seule manière sérieuse de parler d'entropie (à mon idée) est celle qui est basée sur des mesures, sur des expériences concrètes. Tout le reste c'est de littérature, y compris l'entropie statistique si les formules que ça amène ne sont pas testables par une expérience (comment compter effectivement le nombre de configurations d'un système?).
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J'aimerais bien comprendre tout ce qui tourne autour du paradoxe de Gibbs, mais ce que j'en comprends laisse bien penser qu'il y a un conflit entre une formule "sur le papier", basée sur des raisonnements statistiques, et des résultats d'expérience. Au minimum, il semble qu'il y ait des chercheurs qui le pense.
Autre manière de poser la question: est-ce que l'entropie statistique n'est pas comme la théorie des cordes: un beau modèle mathématique que l'on a du mal à valider par l'expérience?
Cordialement,
L'entropie d'un système physique macroscopique est par construction au niveau microscopique donné par la relation:
S= Kb.ln W
W est pour une énergie fixée le nombre de configurations possibles. C'est automatiquement un nombre positif puisque le plus petit nombre de configuration c'est 1. Cela veut dire qu'il y a une seule et une seule configuration possible. Cette configuration est réalisée à T = 0.
C'est pourquoi à T=0 W=1 et donc S= 0
un nombre de configuration ne peut pas être < 1 et donc S ne peut être négatif.
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En bref parler d'entropie négative est un pur non sens.
J'ai tendance à penser que l'entropie thermodynamique n'est qu'une représentation de l'irreversibilité des phénomènes. Ca ne va pas chercher loin, mais ça marche très bien.
Bonjour à tous,
Merci pour vos contributions.
1) Voici ce que j'entendais pas augmentation du désordre :
Par exemple, on prend un système fermé contenant n moles de GP, de volume V1 et de température T1.
On augmente le volume de façon isotherme pour obtenir un volume V2. Dans ce cas, les molécules sont réparties dans tout le volume V2, or comme V2>V1, il est plus difficile de déterminer la position des molécules d'où augmentation du désordre.
2) Sinon, autre interrogation, (suite à la remarque de Spinfoam) :
-> Pas d'entropie créée ni échangée pour une transformation réversible ?
Merci.
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L'entropie thermodynamique traduit pour une énergie fixée U d'un système la façon dont cette énergie est distribuée a l'equilibre thermodynamique entre les degrés microscopiques.
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A partir de là l'entropie avec le signe moins prend le statut de potentiel thermodynamique. Cela veut dire que si le système a énergie U fixée n'est pas à l'équilibre celui-ci évolue irréversiblement vers l'équilibre.
Une variation d'entropie peut-elle être négative? Cela signifie qu'on met de l'ordre dans le groupe de particule,non?En bref parler d'entropie négative est un pur non sens.
J'avoue avoir un peu de mal à comprendre...Le mot "information" a d'ailleurs des sens très différents dans les différents domaine. Dans le cas de la compression de données, on manie une "capacité maximale d'information", la capacité d'un support au sens de Shannon. En méca stat, on cherche à parler de connaissance sur le système, ce qui est sensiblement différent (et fait apparaître un aspect subjectif, qui n'existe pas dans la capacité au sens de Shannon). Enfin, l'information au sens commun introduit la dimension sémantique (elle aussi absente du modèle de Shannon).
Pour connaître un système thermodynamique, il faut des informations sur le système : plus il y a de l'entropie, plus on multiplie les besoins d'informations utiles pour le décrire, non?
Que voulez-vous dire par dimension sémantique?
Pour moi, si on augmente le volume d'étude d'un groupe en conservant le nombre de particule, on a besoin de plus d'information pour situer une particule : si on a d'abord un carré de 10 par 10 puis après un de 100 par 100, on passe de 100 possibilités de position d'une particule à 10000...
Dernière modification par EspritTordu ; 21/03/2008 à 16h54.
Oui l'entropie d'un système peut diminuer. La condition nécessaire pour cela est qu'il soit couplé à un autre système qui va lui fournir le travail nécessaire pour l'ordonner. Et au cours de cette transformation, l'entropie du système qui fournit le travail augmente toujours plus que diminue celle du système qui s'ordonne.Une variation d'entropie peut-elle être négative? Cela signifie qu'on met de l'ordre dans le groupe de particule,non?
Bonsoir,
Je ne crois pas qu'on puisse parler d'échange d'entropie, ou du moins je ne vois pas trop ce que cela veut dire.
A part ça, la notion de réversibilité et d'entropie constante apparaissent très liées. Ce que je peine à voir est laquelle est la définition de l'autre.
On peut définir "réversible" par entropie constante. Et on peut imposer aux formules de l'entropie d'être telles qu'elle est constante pour quelque chose que l'on considère réversible.
Encore une fois, le paradoxe de Gibbs illustre le propos. On met en contact deux quantités de gaz de même constitution. On dit c'est réversible parce qu'on peut retourner "à l'état initial" en refermant le robinet. Mais les molécules qui étaient d'un côté n'y sont pas retournées! L'argument est alors qu'elles sont indistinguables, donc qu'il est légitime de dire "le même état", donc c'est réversible. Et on adapte la formule de l'entropie pour qu'elle soit alors constante.
L'interférence mutuelle entre obtenir des formules donnant l'entropie constante et l'idée de la réversibilité est nette.
Pour la constance de l'entropie (cas de mêmes types de molécules) ou son augmentation (différentes molécules), ça pourrait se résoudre par des mesures, mais ça ne semble pas simple. Cela pose la question de comment mesurer l'entropie indépendamment d'un processus. Car, si j'ai bien compris, que ce soit des molécules identiques ou différentes, aucun échange de chaleur est détecté, donc (?) l'entropie thermodynamique est constante que les molécules soient identiques ou différentes (en contradiction avec la formule et l'opposition réversible/non réversible dans les mélanges).
Quand à la réversibilité, c'est apparaît alors quasiment du domaine de la convention (du moins pour les mélanges de gaz). On pourrait tout aussi bien dire que le mélange de mêmes molécules est le summum de l'irréversibilité, puisque l'indistinguabilité rend impossible de les remettre à leur place d'origine, par quelque méthode que ce soit. (Alors qu'avec des molécules distinctes c'est plus ou moins facile: une différence physico-chimique importante rend les choses plus facile que de séparer deux isotopes, comme Xe131 et Xe132 - ou l'hexafluorure d'uranium
Cordialement,
Qu'est-ce que veut dire "utile"? Qu'est-ce que veut dire "connaître"?
Ce ne sont pas des termes de physique!
Décrire l'entropie comme lié à l'information nécessaire pour le décrire pose immédiatement une question non physique qui est "qu'est ce qu'une description d'un système?"
Le sens, la signification. La capacité de Shannon parle de capacité d'information, pas de sens.Que voulez-vous dire par dimension sémantique?
Dans ma profession, les élèves sont toujours étonnés quand on leur dit qu'un signal tiré au hasard, ou du bruit blanc, contient le maximum d'information au sens de Shannon. Qu'une photo avec tous les pixels tirés au hasard contienne bien plus d'information que la photo d'un paysage choque, usuellement, le sens commun. Parce que, pour le sens commun, le mot information est lié à la signification, à la sémantique du message/texte/photo, ...
Au sens propre, c'est exactement la même: l'infini. Coder la position d'une particule (la "connaissance" peut se mesurer par la capacité nécessaire pour transmettre cette connaissance à quelqu'un d'autre) demande un nombre de bits infini, l'espace étant continu.Pour moi, si on augmente le volume d'étude d'un groupe en conservant le nombre de particule, on a besoin de plus d'information pour situer une particule : si on a d'abord un carré de 10 par 10 puis après un de 100 par 100, on passe de 100 possibilités de position d'une particule à 10000...
D'où ma question derechef: qu'est ce que "connaître" un système?
(A l'opposé, pour tout usage pratique, connaître la composition d'un gaz à l'équilibre thermique -nombre de molécules de chaque sorte-, sa température, son volume et sa pression, est suffisant. Mais si on appelle cela "connaître", alors un gaz pur demande moins d'information qu'un mélange. Autrement dit l'information utile est plus faible...)
Cordialement,
Dernière modification par invité576543 ; 21/03/2008 à 17h32.
On peut définir S=Se + Sp avec Se l'entropie échangée et Sp l'entropie produite.
D'ailleurs, lors d'une transformation adiabatique réversible, il n'y a pas d'entropie échangée ?
Sinon, mon idée sur l'augmentation d'entropie rejoint le point de vue de EspriTordu. Il est plus difficile de trouver la position des molécules dans un volume de 10 m^3 que dans un volume de 1 m^3.
Oui il ne faut pas confondre l'entropie d'un système qin est toujours positive et la variation d'entropie qui peut être de n'importe quel signe.
Il y a 1/2 heure. j'ai mis une bouteille de champagne au frigo justement pour diminuer son entropie:
dS = dQ/T
avec dQ < 0 puisque je lui enlève de la chaleur.
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L'entropie s'échange au meme titre que l'énergie.
.
Pour la compréhension il est utile d'écrire que la variation d'entropie d'un système c'est:
dS = dSi + dSe
Avec dSi > 0 la production d'entropie du aux phénomènes irreversibles.
dSe = dQ/T qui est l'entropie échangée avec l'extérieur qui peut être positive ou négative (selon le sens de dQ)
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Pour des transformations voisines de l'équilibre thermodynamique: dSi négligeable.
C'est plus prudent en effet si l'abus d'entropie se révèle nocif pour la santé.
Non, parce que l'une est conservative, l'autre non.
Non, c'est la variation de l'entropie du système liée à l'échange de chaleur avec l'extérieur.dSe = dQ/T qui est [U]l'entropie échangée avec l'extérieur
C'est évident qu'entre un système à température T1 et un autre à température T2 échangeant dQ, on a d'un côté dQ/T1 et de l'autre -dQ/T2.
Difficile d'y voir un échange au même sens que l'énergie. Ce qui est échangé est l'énergie, pas l'entropie.
Cordialement,
Essayons d'analyser cela plus en détail.
On va considérer que c'est à nombre de molécule égal, sinon cela n'a pas de sens.
Où la taille intervient-elle? Pour une même précision relative, c'est absolument identique, non? Savoir qu'une molécule est dans la moitié droite ou dans la moitié gauche est indépendant du volume, non?
Autre point, si on regarde la formule de l'entropie statistique, la vitesse intervient (en gros les états dépendent non pas de la position, mais d'un produit Δx.mv, d'un produit d'une distance et de la quantité de mouvement.
Ainsi, l'entropie d'un gaz dans un grand volume mais avec des molécules allant à basse vitesse (température) peut être la même que dans un volume plus faible mais avec des vitesses plus élevées. Et la masse intervient: pour un même nombre de molécules, allant à la même vitesse, et dans un même volume, l'entropie change en fonction de la masse.
Comment arrivez-vous à concilier la vue "trouver les positions" avec l'influence de la vitesse et surtout de celle de la masse?
Cordialement,
Note technique : On peut réécrire Sackur-Tetrode, l'équation qui donne l'entropie d'un gaz parfait constitué d'un seul type de molécule comme:
S = 3kN (log(L.p/h)+cste)
N le nombre de molécules, k et h les constantes resp. de Boltzmann et de Planck;
où L3 = V/N, la taille du côté d'un cube si on rangeait toutes les molécules chacune dans un cube de même taille, le tout remplissant le volume d'origine;
p la racine carré de la moyenne du carré du module de la quantité de mouvement.
(La réécriture est mienne, j'ai pu me tromper. Sous cette forme on voit bien les différentes contributions...)
Quand on enlève de la chaleur dQ a volume constant a un corps en contact avec un thermostat afin de le refroidir:
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Son énergie varie de dU = dQ
Son entropie varie de dS= dQ/T
Comme dQ< 0 dU et dS diminuent simultanément.
.
Le thermostat quand a lui a reçu une énergie dU et une entropie dS. Comme c'est un thermostat avec un nombre de degré de liberté infini sa température n'a pas bougée et l'on a T= dU/dS ce qui est cohérent.
.
bien entendu cela est vrai uniquement si la transformation est réversible cad quasi-statique.
;
En réalité une transformation réelle se fait hors d'équilibre. Il y a donc production d'entropie.
.
On montre que celle-ci s'écrit:
dSi/dt = Somme Ji.Fi
LesJi sont des flux généralisés
Les Fi sont des Forces généralisées.
Appliquée au transport de chaleur on a :
dSi/dt = (1/T2-1/T1).dQ/dt
.
1/T2-1/T1 represente la force
dQ/dt le flux.
Quant T1 tend vers T2 la contribution dSi tend vers zéro et la transformation est quasi-statique donc quasi-réversible.
.
Dans ce cas c'est le thermostat qui a "avalé" le plus d'entropie (ce qui lui fait ni chaud ni frois puisqu'il est "infini".
Une idée me vient à l'esprit pour montrer que parler d'entropie et non pas d'échange d'entropie n'a pas vraiment de sens.
Supposons que nous ayons un thermostat maintenu à la température
Cependant, se pose alors la question de l'existence d'un tel thermostat. Il est évident que pour pouvoir céder une quantité
Maintenant, si l'on suppose qu'au contraire une certaine entropie s'est créée durant les premiers transferts de chaleur, comment expliquer que le système ait une entropie plus importante à la suite de la transformation A qu'il n'en avait au départ ?
L'entropie ne serait donc pas une grandeur physique existante à tout les instants, mais une grandeur qui n'intervient que lors de transformations et d'échanges.
C'est à force d'images comme celles là que je vais sans doute un jour comprendre quelque chose à la thermo
J'ai répondu par anticipation, par pur hasard, a tes questions dans le post precedent.Une idée me vient à l'esprit pour montrer que parler d'entropie et non pas d'échange d'entropie n'a pas vraiment de sens.
Supposons que nous ayons un thermostat maintenu à la température
Cependant, se pose alors la question de l'existence d'un tel thermostat. Il est évident que pour pouvoir céder une quantité
Maintenant, si l'on suppose qu'au contraire une certaine entropie s'est créée durant les premiers transferts de chaleur, comment expliquer que le système ait une entropie plus importante à la suite de la transformation A qu'il n'en avait au départ ?
L'entropie ne serait donc pas une grandeur physique existante à tout les instants, mais une grandeur qui n'intervient que lors de transformations et d'échanges.
On peut penser que la mesure d'une énergie prend un certain temps et que l'on ne peut la préciser (de même que l'entopie) à l'intérieur de ce laps de temps.
l'entropie est conservative lors des transformations reversibles. Comme ca a deja été écrit, on ajoute un terme de création d'entropie au terme d'echange quand il y a irréversibilité. Après peut-etre que le mot "échange" peut paraitre mal choisi, mais c'est comme ca que c'est écrit dans tout cours de thermo.Non, parce que l'une est conservative, l'autre non.L'entropie s'échange au meme titre que l'énergie.
m@h3
Never feed the troll after midnight!
Tout a fait l'entropie est une grandeur conservative pour le processus réversibles. Par contre cette entropie est belle et bien échangée, elle est attachée au transfert de chaleur:
dS= dQ/T
Au mouvement de chaleur correspond le mouvement d'entropie les signes pouvant être positifs ou négatifs suivant que l'on chauffe ou refroidit le système.
.
Pour un système réel il y a en plus une contribution irreversible dSi qui elle est toujours positive.
En fait, c'est comme ça qu'on nous l'a présenté, bien sûr, ce qu'une manière intuitive mais ça évite de faire certaines boulettes.
Notre prof voulait simplement nous faire sentir le truc en nous parlant du désordre : si désordre augmente, l'entropie augmente. Comme je l'ai dit précédemment, le désordre est en lien avec la répartition des molécules (selon mon prof).
Finalement, c'est bien plus compliqué que ça !
Sinon, est ce que le Champagne est fraie ? Si oui, on peut peut être tous se réunir pour une mise en pratique !
Bonjour,
Oui, mais
1) Il n'y a pas de modification de l'entropie de chacun des systèmes dans ces cas-là, donc la notion "d'échange" n'est toujours pas une bonne image;
2) Les seules transformations réversibles que je n'ai jamais vues sont dans l'imagination des humains.
Je continue à préférer voir "un échange d'énergie amenant des variations d'entropie des systèmes, avec en général baisse de l'entropie pour les systèmes perdant de l'énergie et augmentation d'entropie pour ceux en recevant". Je pense cette vision plus saine que celle "d'échange" d'entropie.
Cordialement,
Bonjour,
A moi aussi, il y a longtemps
Je comprends. Mais dès que j'ai été confronté à cette notion, je ne la "sentais" pas, et depuis j'ai lu divers trucs.bien sûr, ce qu'une manière intuitive mais ça évite de faire certaines boulettes.
Même si ça permet d'éviter certaines boulettes, j'ai l'impression que la vision entropie=désordre amène à en faire d'autres, d'une autre nature.
Bien d'accord. De tous les principes simples de physique que l'on apprend tôt, c'est pour moi l'entropie (et la seconde loi) la plus compliquée, la plus bizarre.Finalement, c'est bien plus compliqué que ça !
En grande partie, parce que l'entropie est plus souvent calculée que mesurée, ce qui rend difficile d'en voir la relation avec le monde concret.
Cordialement,
