salut... j'ai une question a propos du 2nd principe de la thermodynamique...
c'est quoi lentropie?
je n'ai pas compris quesque ca veut dire un desordre.de plus pourquoi dans le cas dune reversibilite le desordre est maximal et pourquoi lentropie de creation =0?...
merci davance
Salut,
La notion d'entropie et de désordre n'a rien d'évident.
Disons qu'une boîte ordonnée, c'est une boîte avec tous les objets posés au fond.
Mais si la boîte est secouée [c'est équivalent à un échauffement], l'interaction entre les objets va faire que l'énergie du système sera minimum si les objets sont répartis dans tout le volume de la boîte.
→ L'état thermodynamique obtenu est alors énergétiquement stable, mais désordonné.
Maintenant, prenons une boîte vide, qu'on met en communication avec une boîte pleine d'air, à température thermodynamique non nulle.
→ Le système va évoluer naturellementvers une égale répartition de l'air.
→ Cette dilution n'est pas réversible : le système ne va pas revenir de lui-même à la configuration initiale.
► cela se traduit donc par une augmentation d'entropie.
♦ L'entropie [S = Q/T] étant une fonction d'état, il est évident que sa variation est nulle sur un cycle [évolution cyclique], et cela est associé à la réversibilité.
♦ La vraie difficulté à appréhender, est que variation d'entropie nulle est associée à une évolution réversible …
[le mieux, je suppose, est de passer à des exercices d'application]
@+
« le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »
merci arrial je pense que la notion d'entropie est tres vaste et difficile a expilquer...
Salut,
Il y a un moyen assez simple (pas très rigoureux mais on peut le rendre rigoureux) de l'expliquer.Envoyé par tonyjk
Considère l'état macroscopique d'un système. Par exemple, une masse de gaz avec une certaine température, une certaine pression.
Bien que l'ensemble soit (plus ou moins) uniforme, il a en fait des détails microscopiques : la position et la vitesse de chaque molécule du gaz.
Donc, à un état macroscopique donné (une certaine homogénéité, une température, une pression) correspond un très grand nombre N d'états microscopiques (une moéclule peut être là plutôt que là, ...).
L'entropie est k*log(N). Où k est la constante de Boltzman et log le logarithme.
Exemple élémentaire (très idéalisé). On a deux boites reliées par un tube. Initialement on a 4 molécules dans la boite de gauche et rien dans la boite de droite. Le tube est fermé.
Quel est le nombre de "microétats" avec toutes les molécules à gauche ? Un seul : les 4 molécules à gauche. N = 1 (j'ignore la position exacte des molécules pour simplifier, mais on pourrait considérer que chaque molécule peut se placer dans une petite cellule ou prendre carrément en compte la mécanique quantique).
Donc l'entropie vaut 0.
Maintenant j'ouvre le tube. Les 4 molécules se répartissent dans les deux boites. Quelles est le nombre de situations à l'équilibre avec deux molécules à gauche et deux à droites ?
(j'ignore les difficultés liées à l'indiscernabilité et je suppose qu'on peut distinguer à l'échelle macroscopique une boite avec 0, 1, 2, 3 ou 4 molécules).
Si je nomme mes molécules a,b,c,d, les possibilités sont :
ab cd
ac bd
ad bc
bc ad
bd cd
cd ab
Soit 6. L'entropie sera donc k*log 6.
On comprend aussi pourquoi le système évolue vers les entropies plus grande. Si les molécules se déplacent au hazard, elles ont plus de chance de se retrouver dans un des six états possibles ci-dessus que dans un seul état possible (les 4 molécules à gauche).
L'effet s'amplifie avec le nombre de molécules. Avec une mole de gaz (quelques grammes à quelques dizaines de grammes, six cent mille milliards de milliards de molécules), quelques calculs statistiques montrent que les molécules on une chance presque égale à un d'être réparties équitablement dans les deux boites (à des millionièmes de pourcent près).
On vérifie aussi que l'entropie est additive (grâce au log, si tu as deux systèmes avec N1 et N2 microétats, l'entropie de chaque est k.logN1 et k.logN2, le nombre de microétats totaux possibles c'est N1*N2, l'entropie totale est donc k.log(N1*N2) = k.logN1 + k.logN2, la somme des deux). La constante k a des origines historiques liées à la thermodynamique et au choix des unités, par exemple, un système qui échange une chaleur Q à température absolue T, a une variation d'entropie dS telle que : Q = T.dS, c'est évidemment un peu plus compliqué à prouver par la physique statistique que ma petite explication ci-dessus de l'entropie).
Un dernier avertissement. On identifie souvent entropie et désordre. C'est clair avec les deux boites. Les molécules ont tendance à se répartir n'importe comment plutôt que de rester rangées dans une seule boite. Mais ATTENTION, cette identification peut être trompeuse. Il existe des cas moins intuitifs où entropie et désordre ne se rejoignent pas. Un exemple : une masse de gaz gigantesque qui se fragmente pour former des étoiles. Le système à l'air plus ordonné après bien que l'entropie augmente. Dans un système aussi complexe, il est aussi illusoire de compter les microétats, il faut utiliser les équations "classiques" de la thermodynamique (du style Q=TdS, ci-dessus) et la gravitation (dans le cas qui nous préoccupe) voire d'autres choses (rayonnement, physique nucléaire,...)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
