Entropie de 2 liquides non miscible

[yvon l]

bonjour,
On mélange 2 liquides non miscibles de densité différente, et on laisse reposer l’ensemble dans un récipient qui isole les liquides du monde extérieur ((adiabatique)
A la fin de la séparation des 2 liquides, sous l’action de la pesanteur, le centre d’inertie de l’ensemble des liquides va descendre. Donc l’énergie potentielle va décroître (avec apparition d’un travail). Ce travail correspond à un transfert d’énergie mécanique en énergie thermique qui augmente la température des liquides.
Du point de vue macroscopique, ce transfert correspond à une augmentation naturelle de. l’entropie avec le temps.
Par contre si on se situe à une échelle plus petite, mais encore loin de l’échelle moléculaire, on pourrait dire, que l’entropie diminue du fait de la séparation des 2 liquides.
Qu-en pensez-vous ?
Peut-on dire que cette expérience illustre le fait que l’entropie dépend de la myopie de l’observateur?
Voir aussi le «coarse graining» et http://ipht.cea.fr/Docspht/articles/...blic/publi.pdf page 17
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[Resartus]

bonjour,
Adiabatique veut juste dire qu'il n'y a pas d'échange de CHALEUR avec l'extérieur, mais ne dit rien sur les autres transferts d'énergie.
Et ici, le système n'est pas isolé, puisque la force de pesanteur va fournir de l'énergie. C'est juste par commodité qu'on la néglige souvent, mais quand les hauteurs sont importantes, on doit faire un calcul précis par tranches de hauteur.

Par exemple dans une atmosphère adiabatique, on trouve à l'équilibre une variation exponentielle (négative) de la pression et de la température quand on monte, et l'entropie volumique n'est pas constante.
Dans votre cas l'entropie finale sera en effet supérieure, et la moyenne des températures va augmenter (il faudrait faire l'intégration sur toute la hauteur pour le vérifier) Le fait que ce soit des liquides complique un peu mais ne change pas le principe.

Votre raisonnement microscopique ne marche pas, car le "desordre" apporté par cette température moyenne supérieure va être supérieur à l'effet de la séparation des deux composants

[yvon l]

Merci pour votre réponse,

bonjour,
Adiabatique veut juste dire qu'il n'y a pas d'échange de CHALEUR avec l'extérieur, mais ne dit rien sur les autres transferts d'énergie.

Oui, c'est bien ce que je voulais dire: pas d'échange sous forme de chaleur avec l'environnement. Je n'ai pas dit que le système était complètement isolé.
Je me souvient d'un exercice quand j'était étudiant, qui consistait à trouver la variation d'énergie entre les 2 dispositifs avant et après agitation des liquides.

bonjour,
Votre raisonnement microscopique ne marche pas, car le "desordre" apporté par cette température moyenne supérieure va être supérieur à l'effet de la séparation des deux composants

Ok, mais l'entropie est avant tout une affaire macroscopique. et d'après certains auteurs une affaire intersubjective... d'ou ma question.

[phys4]

Par contre si on se situe à une échelle plus petite, mais encore loin de l’échelle moléculaire, on pourrait dire, que l’entropie diminue du fait de la séparation des 2 liquides.
Qu-en pensez-vous ?
Peut-on dire que cette expérience illustre le fait que l’entropie dépend de la myopie de l’observateur?

Dans l'article cité, il n'y a pas d'expérience avec des liquides.
La première réponse pour des liquides qui ne se mélangent pas est que l'entropie reste la somme des entropies, elle est donc invariante.
Comme les liquides se séparent sans intervention extérieure, nous ne pouvons parler de myopie de l'observateur puisque les gouttes peuvent être aussi petites que l'on veut sans changer l'état final.

Il y a une énergie dissipée par le frottement des liquides entre eux. Cette énergie est l'énergie potentielle qu'il a fallu fournir pour mélanger les liquides.
Nous sommes ici dans une situation très différente des gaz, qui eux se mélangent spontanément.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yvon l]

Merci.

Il y a une énergie dissipée par le frottement des liquides entre eux. Cette énergie est l'énergie potentielle qu'il a fallu fournir pour mélanger les liquides.
Nous sommes ici dans une situation très différente des gaz, qui eux se mélangent spontanément.

Oui, dans le cas de 2 gaz différents à même température, non mélangé au départ (et le plus lourd en bas), le mélange spontané, produit un travail en augmentant l'énergie potentielle (augmentation de la hauteur du centre de gravité).Cette énergie est empruntée à l'énergie thermique des gaz: diminution de la température.
Dans ce cas, si le raisonnement est correct, il y aurait production de travail donnant une augmentation de potentiel, avec diminution d'entropie des gaz.

Pourtant, un mélange spontané, hors pesanteur correspond à une augmentation d'entropie (mais sans production de travail ).
Qu'en pensez-vous ?

[phys4]

Dans ce cas, si le raisonnement est correct, il y aurait production de travail donnant une augmentation de potentiel, avec diminution d'entropie des gaz.

Pourtant, un mélange spontané, hors pesanteur correspond à une augmentation d'entropie (mais sans production de travail ).
Qu'en pensez-vous ?

Pour un mélange spontané de deux gaz, dont le plus lourd se trouve en bas, il y a échange d'énergie thermique qui se transforme en énergie potentielle.
Il est difficile de dire dans quel quel sens varie l'entropie car la faible diminution d'entropie de l'ascension du gaz est sans doute largement compensée par l'augmentation d'entropie due au mélange, chaque gaz occupe un volume plus grand.

Il n'est pas impossible que l'entropie diminue, car la règle d'augmentation d'entropie s'applique à des cycles fermés et non à des cycles ouverts non isolés.
Pour identifier exactement les échanges d'énergie et d'entropie il faudrait concevoir une expérience avec des cloisons sélectives, laissant passer un gaz et pas l'autre.

[yvon l]

Pour un mélange spontané de deux gaz, dont le plus lourd se trouve en bas, il y a échange d'énergie thermique qui se transforme en énergie potentielle.
Il est difficile de dire dans quel quel sens varie l'entropie car la faible diminution d'entropie de l'ascension du gaz est sans doute largement compensée par l'augmentation d'entropie due au mélange, chaque gaz occupe un volume plus grand.

Il n'est pas impossible que l'entropie diminue, car la règle d'augmentation d'entropie s'applique à des cycles fermés et non à des cycles ouverts non isolés.
Pour identifier exactement les échanges d'énergie et d'entropie il faudrait concevoir une expérience avec des cloisons sélectives, laissant passer un gaz et pas l'autre.

Bonjour et merci pour votre intérêt et réponse
Et si je raisonne comme cela:
la température du gaz diminuant amène une augmentation d’entropie supplémentaire (en plus que celle du mélange proprement dit) (q/t), par contre l’entropie du monde extérieur diminue grâce à la montée en potentiel du gaz . Cette diminution compense l’augmentation supplémentaire due à la diminution de température. De sorte que globalement l’augmentation totale d’entropie de l’univers est celle correspondant au mélange proprement dit.
Qu-en pensez-vous ?