première et deuxième loi de la thermodynamique

[DorioF]

Salut

dernièrement je tente de comprendre la thermodynamique et la physique statistique et je m’intéresse a deux point particulier le deuxième principe de la thermodynamique et définir la température (j'avance mais je suis encore loin).

ma question porte sur le premier principe de la thermodynamique



la chaleur c'est l'énergie échangé de manière désordonné et la travaille l'énergie ordonné.



pour moi :

si le gaz est en expansion dans le vide es ce vrai ?

si une boite est séparé par une enceinte dans chaque coté de l'enceinte on a un gaz a un instant l'enceinte disparait dans ce cas la les deux gaz vont occuper toute la boite

es ce qu'on prend ou ??

ce qui m'a amené a me poser ces deux question c'est ma tentative de répondre a cella :

comment prouver a partir des lois de la thermodynamique qu'un gaz dans le vide sera en expansion et non en compression ??

Merci d'avance pour votre aide
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[Deedee81]

Bonjour,

En effet, l'expansion dans le vide ne produit ni ne coute aucun travail.

comment prouver a partir des lois de la thermodynamique qu'un gaz dans le vide sera en expansion et non en compression ??

Je ne suis pas sûr que cela puisse se démontrer uniquement à partir du premier principe. Il faut forcément faire intervenir le second principe. Le gaz, en remplissant la totalité de l'enceinte va voir son entropie augmenter (c'est d'ailleurs souvent l'exemple qui est pris dans le début d'un cours pour illustrer l'entropie statistique, en comptant le nombre de manière de répartir les molécules dans les deux parties de l'enceinte).

Mais cela ne suffit toujours pas. Par exemple le gaz pourrait ne pas se contracter mais ne pas non plus se dilater ! C'est exactement ce qui se produit pour un solide. Un bloc de fer dans le vide n'entre pas en expansion (ou chute un tout petit peu, avec la baisse de pression). Pour l'aspect dynamique il faut faire intervenir des considérations "extra-thermodynamique", la thermodynamique s'occupant normalement des systèmes à l'équilibre.

[DorioF]

Salut

Salut

merci à vous

si une boite est séparé par une enceinte dans chaque coté de l'enceinte on a un gaz a un instant l'enceinte disparait dans ce cas la les deux gaz vont occuper toute la boite

es ce qu'on prend ou ??

et dans ce cas la qu'elle est la réponse ?



je suis conscient que le premier principe ne suffit pas, mais apparemment même le deuxième principe ne suffit pas non plus mais l'entropie statistique elle est suffisante ce qui me fait penser que l'entropie statistique et l'entropie de Carnot ne sont pas égale en toute circonstances.

[Deedee81]

et dans ce cas la qu'elle est la réponse ?

Je ne suis pas sur d'avoir bien compris la situation. Mais dans les deux cas que j'ai en tête, on a zéro :

Soit on a du gaz à la même pression des deux cotés, en retirant la paroi, ça ne change rien, et le travail est nul (évidemment)
Soit on a du vide d'un coté, et en retirant la paroi on a aussi un travail nul (cas de l'expansion dans le vide).

Ce serait différent si on avait un piston relié à la première partie. Piston qui s'écarterait sous la pression du gaz. Dans ce cas, le travail communiqué au piston est donné par la pression du gaz et la variation de volume.

je suis conscient que le premier principe ne suffit pas, mais apparemment même le deuxième principe ne suffit pas non plus mais l'entropie statistique elle est suffisante ce qui me fait penser que l'entropie statistique et l'entropie de Carnot ne sont pas égale en toute circonstances.

L'entropie statistique non plus n'est pas suffisante (et à ma connaissance elles sont bien identiques). Comment calculer le mouvement d'un boulet avec la physique statistique ou comment calculer une rédaction d'oxydoréduction avec la physique statistique ? La physique ne se limite pas à une seule théorie

[A voir en vidéo sur Futura]

[gatsu]

comment prouver a partir des lois de la thermodynamique qu'un gaz dans le vide sera en expansion et non en compression ??

Salut,

C'est la détente de Joule et Gay-Lussac. Il est important dans la modélisation de ton problème de savoir quelles quantités restent constantes dans le système. Une telle détente est souvent modélisée par un premier volume V1 enfermant un gaz avec une certaine energie interne U et un certain nombre de particules N. Ce premier volume est en contact avec un volume V2. A un instant donné on ouvre un robinet qui laisse la possibilité aux particules de passer librement entre les deux enceintes.

Comme les particules n'ont aucun travail à fournir pour sortir par le robinet le travail est nul et l'échange de chaleur également, l'energie interne reste inchangée de même que le nombre de total de particules.

Par contre, comme l'a dit deedee, l'entropie du système change. Tu peux estimer cette variation d'entropie dans le cas d'un gaz parfait en intégrant sur n'importe quel chemin réversible conduisant de l'état (V1,N,U) à (V1+V2,N,U) et tu verras qu'elle est toujours positive.