Bonjour.
Prenons un système ouvert contenant une pierre noire sur terre soumis à un flux d’énergie. Par exemple un flux rayonnant provenant du soleil.
Peut-ton dire que l’entropie de l’énergie thermique de la pierre diminue (par rapport à son environnement lorsque la pierre se réchauffe) ?
Si oui, peut-on rentrer dans un enchaînement de transfert d’énergie qui aboutit à une dissipation d’autant plus efficace que cette entropie locale a diminuée ?
Salut,
Si tu as une simple augmentation de température, l'entropie de la pierre va augmenter !!!!
Mais la deuxième question je n'ai vraiment pas compris.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Pour moi, dans ce système ouvert, comme la pierre augmente de température, l'entropie de son énergie interne diminue. dans la mesure ou elle peut devenir source chaude pour son environnement (son Q/T est plus faible). Bien sûr l'entropie totale, généré dans l'environnement augmentera (voir aussi 2e question).Envoyé par Deedee81
Je sépare le système "pierre" de l'environnement.
???? Ca vient d'où ça ????
D'autant que la relation habituelle est :
Delta Q = T Delta S
Et certainement pas Q = T S
Cette relation disant qu'à température constante si le corps reçoit de la chaleur alors son entropie augmente.
(et si c'est purement thermique si le corps rayonne de la chaleur, son entropie diminue.... ce qui n'est pas vraiment le cas du Soleil à cause des réactions thermonucléaires qui créent de l'entropie)
C'est un peu plus compliqué si la température varie, faut une équation d'état et tout ça, mais sauf exception et sur un court intervalle de variation, l'entropie augmente. Il existe aussi des transformations réversible mais ici pour une transformation typiquement isobare j'ai de gros doutes. A vérifier.
Système ouvert ne veut pas dire que l'entropie d'une partie augmente et que l'autre diminue obligatoirement. Ca peut augmenter partout !!!!
Et la deuxième question je ne la comprend toujours pas (telle qu'elle est formulée. C'est quoi déjà une dissipation plus efficace ? Plus efficace que quoi et que veut dire efficace ici et dissipation de quoi ????)
Dernière modification par Deedee81 ; 05/11/2020 à 12h05.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Une autre façon de dire les choses :
Le rayonnement solaire chauffe la pierre. Cette opération correspond à une première augmentation d'entropie de l'énergie Q1 provenant du soleil et arrivant à la pierre :
delta S1 = Q1(1/T pierre- 1/T soleil) dépendant essentiellement de la température de la pierre (1/T soleil négligeable) et diminuant quand la température de la pierre augmente.
Suivit d'un 2eme transfert correspondant à une seconde augmentation d'entropie; pierre -> environnement
delta S2 =Q2(1/T environnement -1/T pierre).
En régime permanent, ou T pierre a atteint une température constante Q1= Q2
Par contre ce n'est pas le cas pendant la période ou la pierre se met à chauffer. C'est pourquoi je parle de la diminution d'entropie de la pierre proprement dite pendant le temps où sa température augmente.
Pendant la période dynamique du système ou la température de la pierre augmente, le second transfert augmente d’efficacité (ici dissipation) en ce sens que la puissance de transfert augmente (fonction de la différence de temérature) jusqu'à atteindre la puissance du transfert rayonnant arrivant sur la pierre.. La température de la pierre devient alors constante.
Quand on étudie la dynamique d'un tel système, il faut bien faire attention aux différents transferts énérgétique et ne pas les confondre avec l'énergie du système (de la pierre) proprement dit
Arg, désolé, réunion dans dix minutes. Plus le temps. Je verrai tout à l'heure ou demain. Mais un autre va peut-être reprendre.
EDIT réunion finie, j'arrive
Dernière modification par Deedee81 ; 05/11/2020 à 14h24.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bon, ok, après avoir lu en détail ce dernier message, il est clair qu'on est revenu dans la même coursJe suis d'accord avec tout ça. Et il y a clairement une relation entre la variation totale d'entropie et l'efficacité au sens où tu l'as expliqué. Même le rendement de Carnot augmente avec les différences de température.
Même si je ne vois pas/plus trop où tu veux en venir (c'est bête mais ça me fait penser au RC et aux équilibres thermiques, c'est peut-être moi qui extrapole là).
Oui et aux signes des transferts. On a vite fait une gaffe (pas mal de questions sur la thermo d'étudiants résultaient d'erreurs de signe, c'est curieusement plus fréquent que pour d'autres choses en physique)
EDIT anecdote. Un jour je faisais des calculs en RG. Mais les équations étaient épouvantables : une page par étape (équation) de calcul. Moralité, au bout d'une dizaine de pages j'ai remarqué que j'avais fais plusieurs fautes d'inattention, surtout des erreurs de signe. Notre cerveau (en tout cas le miens) n'est pas fait pour aligner des équations à rallonges. J'ai fait une grosse boulette avec mes feuilles et je suis passé à un calcul avec un programme de calcul symbolique (que j'avais écrit en C# et adapté pour le calcul tensoriel, la partie simplification je l'ai laissé dans "les mains" d'un programme commercial, c'était plus facile que de le programmer
Dernière modification par Deedee81 ; 05/11/2020 à 14h35.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour,
La variation d'entropie de la pierre est dS=dU/T avec dU=C dT. Si la température augmente C>0, dT>0, dS>0 donc l'entropie de la pierre augmente.
Ce dont vous parlez dS1 = Q1(1/T pierre- 1/T soleil) est l'entropie totale du système {pierre, soleil}, et S1 augmente aussi constamment (dS1>0).
Donc de quelle diminution parlez-vous ?
Ok, il faut être d'accord avec cela pour comprendre la façon que certain aborde ces problèmes pour l'étude par exemple du climat.Bon, ok, après avoir lu en détail ce dernier message, il est clair qu'on est revenu dans la même cours
Même si je ne vois pas/plus trop où tu veux en venir (c'est bête mais ça me fait penser au RC et aux équilibres thermiques, c'est peut-être moi qui extrapole là).
C'est à partir de la diminution d'entropie de l'énergie dans la pierre, que l'on peut considérer les problèmes d'inertie du système (quand par exemple ont établi où on coupe le rayonnement), la façon pour dissiper l'énergie (puissance) adopté par le milieu (conduction, convection simple, tourbillon... )
Vous ne parlez pas de diminution d'entropie de la pierre, puisque celle-ci augmente, donc de quelle diminution parlez-vous ?
C'est pas clair dans chaque message, il parle d'une augmentation puis d'une diminution
Ceci dit je ne comprend pas trop l'intérêt de la discussion. Heu, en fait, non, je n'en comprend pas DU TOUT l'intérêt.
En outre (mais là c'est personnel) je n'intervient quasiment jamais dans les discussions sur le climat car son caractère interdisciplinaire énorme et complexe me rend totalement incompétent (si ça se limitait juste à un problème de thermodynamique le Giec aurait facile
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Prenons un exemple concret Tsoleil= 6000K et une quantité transférée de Q1=6000J
Si la pierre est à 300K, dS= 6000(1/300-1/6000)= 19J/K
Si la pierre est à 600K ds = 6000(1/600-1/6000)= 9J/K
Soit une augmentation moindre de l'entropie par rapport au soleil dans le cas de la température élevée qui est disponible dans la pierre
Si, avec la pierre, on veut faire de l'énergie mécanique avec un milieu à 300K (comme la pierre) on ne peut pas faire du travail quand la pierre est à 300K (rendement nul) et un travail avec rendement théorique maximal de 1-300/600=0.5 quand la pierre est à 600K
Donc on ne parle pas de la diminution de l'entropie, mais de la diminution de l'augmentation de l'entropie, est-ce qu'en parlant de diminution du taux de création d'entropie (autrement dit dS/dt), cela correspondrait à votre idée ?
Oui, en quelque sorte, ce qui est intéressant, c'est l'entropie de l'énergie qui est disponible (via la pierre) dans un milieu donné. Ici, on passe par un transfert rayonnant, mais on peut partir d'un autre type de transfert entrant (électrique, chimique) pour chauffer la pierre. Ce qui est intéressant ce sont d'une part les transferts présentés sous forme de flux qui agissent à l'interface surface) du système (qui rentrent et sortent de la pierre) et l'énergie disponible à tout moment dans le système lui-même (et sa qualité= entropie).
Point de vue d'automaticien pour étudier des systèmes naturels ou asservis (eny ajoutant les notions d'inerties et informations )
C'est pas de la plus grande clarté (et je ne comprend toujours pas l'intérêt).
Bon, on verra, je suis parti. A demain.
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Ben, remplace la pierre par un arbre par exemple
Bonjour,
2e question.
Je pense au cas où le système est étendu : la pierre chaude constitue la source chaude d’un moteur thermique (type stirling par exemple) dont la source froide est l'environnement. Ce moteur opère un transfert mécanique qui aboutit à soulever une masse . Bref le flux (transfert) traversant le système permet d’obtenir de l’énergie d’entropie nulle. Et cela tant que le système est traversé par le flux.
De plus, cette énergie de faible entropie peut être utilisée pour augmenter l’efficacité (la puissance du transfert). Je pense à un ventilateur qui aide au refroidissement de la pierre.
Dernière modification par yvon l ; 06/11/2020 à 09h38.
Vous voulez en arriver où ?
Si vous ventilez la pierre, sa température va baisser, donc le rendement va diminuer, donc la puissance mécanique va diminuer, quelle est la puissance de transfert qui va augmenter ?
Salut,
????
Ben, en quoi ça répond à la question ?
S'il te plait. Tu ne pourrais pas dire en deux lignes l'intérêt de cette discussion où pour l'essentiel tu parles tout seul sans vraiment qu'on sache où tu veux en venir ??? Merci pour nous (et pour le forum).
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Pas nécessairement, on peut refroidir la pierre à côté.
La nature fait bien la même chose: transfert thermique de grande puissance grâce au moteur thermique qui produit le vent, et mieux les cyclones. En ajoutant les transferts naturels par changement de phase (vaporisation) on arrive à extirper de l'énergie thermique (derrière un cyclone) de la mer et ainsi dissiper énormément d'énergie via le flux sortant du système.
Je n'arrive plus à suivre : maintenant on a le soleil, une pierre, l'air ambiant qui font marcher une machine thermique qui fait tourner un ventilateur qui "refroidit" une deuxième pierre. C'est bien cela ?
Quelle puissance de transfert est augmentée ?
1)La thermodynamique des systèmes ouverts, permet de montrer comment, un système pour autant qu’il soit ouvert permet de produire de l’énergie de faible entropie.
2) Que cette énergie de faible entropie, dans certaines conditions (comme toujours) peut auto accélérer le processus de transfert qui est à son origine.
Voyant les difficultés conceptuelles à aborder simplement les propriétés des systèmes ouverts, j’ai proposé ici une première approche simple thermodynamique.
Pourtant cette approche aboutie, moyennant effort, à comprendre l’apparition des processus naturels qui en première approche défie l’augmentation inévitable et inéluctable de l’entropie dans un système fermé.
oui
Le flux entre le soleil et le milieu ambiant : la pierre qui est refroidie fait augmenter ce transfert rayonnant (dépend de la différence de température)
Merci pour l'info (bien que je ne trouve pas ça si intéressant, je trouve même ça franchement banal, il peut même y avoir des transferts d'énergie sans augmentation du tout d'entropie, mais bon, c'est ton sujet hein). A noter que si tu restes dans le pure thermique et que tu as un rendement supérieur à Carnot (qui est justement lié à l'entropie), c'est que tu es passé du coté obscur de Futura. Je te propose de faire des calculs concrets (car jusque là y a juste du blabla totalement brumeux, et clairement gts2 a fait le même constat si je peux me permettre de parler pour lui)
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EDIT correction : il y a déjà un peu de calcul plus haut. Ca partait bien mais faut aller plus loin.
EDITbis et je quitte le sujet (mais étant modo je garde un oeil ouvert), je ne vais pas m'acharner sur un sujet que je trouve totalement sans intérêt.
Tiens j'ai fait un oxymore
Dernière modification par Deedee81 ; 06/11/2020 à 10h52.
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Dommage.
Pour moi, c’est une clé pour comprendre comment se dégage l’organisation de la nature qui nous entoure.
Et, certainement pas. J’ai donné l’exemple dans le message #15
Le flux en provenance du soleil est fixe. L'énergie rayonnante de la pierre va dans l'espace. La somme (algébrique) des deux n'est pas proportionnelle à la différence de température pour deux raisons, l'approximationne tient pas avec la température du soleil, et d'autre part les angles/surfaces considérés... sont différents.
Quand c'est pour toi essayer de comprendre, faut pas hésiter à le dire. J'avais plutôt l'impression d'une discussion générale sur un sujet.
Ca c'est même piégeux. Me rappelle d'une ancienne discussion où j'avais soutenu (bêtement) qu'en concentrant assez le rayonnement solaire ou pouvait dépasser 6000 degrés (à l'équilibre). De mémoire c'est Rincevent qui m'avait expliqué l'importance essentielle de tenir compte de l'angle solide !!!!
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Bon, on parle ici de valeur moyenne.
Je te propose de regarder cela autrement. En dehors des transferts rayonnant que subit la terre et qui s’équilibre, La terre est soumise à des transferts thermiques d’énergie sous forme de chaleur qui tend à augmenter l’entropie de cette énergie (2e lois de la thermo). Ceci correspond à essayer d’obtenir une température d’équilibre ou l’entropie tend vers un maximum (sur terre)
On constate, que pour ce faire, l’apparition entre autres de phénomènes de convection.
On ne peut pas nier qu’un phénomène convectif soit lié à un travail: la force de pression de masse d’air qui se déplace. Autrement dit la dissipation est accéléré par un moteur naturel qui se crée entre des zones chaudes et des zones froides. Bref, sans ces phénomènes, l'augmentation d’entropie liée au rééquilibrage ne pourrait que difficilement se faire (reste conduction et rayonnement)
Idem avec les courants marins et l’équilibrage thermique de l’eau.
A oui, reste aussi les phénomènes d'évaporation (chaud) - condensation (froid) qui accélère encore le phénomène
Dernière modification par yvon l ; 06/11/2020 à 12h55.
Houlà, par contre, là, je déconseille de passer aux équations. Ca devient très compliqué. On entre de plein pieds dans les calculs de mécanique des fluides (+ thermodynamique etc) comme en fait le Giec !!! (enfin, pas eux, mais les scientifiques dont le Giec étudie les articles)
(ou comme je l'ai fait
Mais sinon rien à redire. En effet, la convection et autres améliorent les échanges thermiques.
Sans ça, les circuits électroniques grilleraient comme des saucisses d'ailleurs.
Un bon exemple de ton explication (la fin de celle-ci) est ce matin : pare-brise gelé alors que la température était positive.
Ca combine rayonnement et chaleur latente.
Sans ces phénomènes je n'aurais pas ce désagrément
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
