Thermodynamique : réversibilité

[vivafutura]

Bonjour à tous,

Je me replonge dans la thermodynamique et j'ai résolu les deux problèmes suivants :



Dans le premier problème, un cube est chauffé de l'extérieur et je trouve que c'est une transformation réversible. Dans le second problème ce sont 2 cubes dont les températures initiales sont différentes et qui s'équilibrent dans le temps et je trouve que c'est irréversible.

Dans un premier temps j'aimerais savoir si mes résolutions sont justes et si oui, alors je ne comprends pas pourquoi on ne pourrait pas considérer que le cube chauffé de l'exemple 2 subit la même transformation que le cube de l'exemple 1 chauffé par une source extérieure.

Il doit y avoir une erreur dans ma démarche ou alors dans mon interprétation (ou même les deux!).

Merci de votre aide!
-----

[gts2]

Vos raisonnements sont corrects mais vos deux études ne sont pas comparables : dans le premier vous n'étudiez que le cube en oubliant le thermostat alors que dans le deuxième vous étudiez les deux cubes.

Dit plus précisément, dans le cas 1, vous placez la frontière à la température T, ce qui exclut la zone où se produit l'irréversibilité (passage de T2 température du thermostat à T température du système)

Pour le cas 1, vous avez deux possibilités pour retrouver le cas 2 :
- vous prenez un système fermé {cube, thermostat} cohérent avec l'étude 2
- vous placez la frontière à l'extérieur donc à T2

[vivafutura]

Bonjour,

Déjà un grand merci pour votre réponse!

J'ai deux questions que je me pose à la lecture de ce que vous avez écrit :

- La première question n'est peut-être qu'un détail qui n'a aucune importance ni sur la résolution, ni sur l'interprétation : vous dites que dans le premier problème, le milieu extérieur était un thermostat. Pour m'a part je ne l'ai pas dit. Je pensais que le milieu extérieur pouvait éventuellement avoir une température initiale T3>T2 et que lors de l'échange avec le système, sa température passait à T2. Si on part du principe que ce n'est pas un thermostat, la résolution mathématique que j'ai faite est-elle toujours juste pour le premier problème?

- La seconde question concerne directement l'aspect réversibilité : si je résume vous dites que le fait de "déplacer" la frontière délimitant le système auquel on s'intéresse change la notion de réversibilité. Pourtant mathématiquement la réversibilité est donné par un bilan "global" qui est fait sur l'entropie (ΔS_{total}​=S_{création}=ΔS_{ sys}​+ΔS_{ext}>=0) et ce bilan n'est pas limité au système, c'est la variation globale d'entropie qu'on considère, il tient compte de l'évolution de l'entropie du système ET celle du milieu extérieur. Donc pour moi, déplacer la frontière délimitant le système considéré ne devrait pas avoir d'influence sur ce bilan global de création d'entropie et donc sur le fait que la transformation est réversible ou non. (désolé, je sais pas si c'est clair ce que je dis).

[gts2]

La première question n'est peut-être qu'un détail qui n'a aucune importance ni sur la résolution, ni sur l'interprétation : vous dites que dans le premier problème, le milieu extérieur était un thermostat. Pour m'a part je ne l'ai pas dit. Je pensais que le milieu extérieur pouvait éventuellement avoir une température initiale T3>T2 et que lors de l'échange avec le système, sa température passait à T2. Si on part du principe que ce n'est pas un thermostat, la résolution mathématique que j'ai faite est-elle toujours juste pour le premier problème ?

Dans ce cas la résolution du cas 1 est correct, mais vous faites l'hypothèse implicite réversible () et à la fin vous trouvez que c'est réversible, ce qui est normal.

La seconde question concerne directement l'aspect réversibilité : si je résume vous dites que le fait de "déplacer" la frontière délimitant le système auquel on s'intéresse change la notion de réversibilité. Pourtant mathématiquement la réversibilité est donné par un bilan "global" qui est fait sur l'entropie (ΔS_{total}​=S_{création}=ΔS_{ sys}​+ΔS_{ext}>=0) et ce bilan n'est pas limité au système, c'est la variation globale d'entropie qu'on considère, il tient compte de l'évolution de l'entropie du système ET celle du milieu extérieur. Donc pour moi, déplacer la frontière délimitant le système considéré ne devrait pas avoir d'influence sur ce bilan global de création d'entropie et donc sur le fait que la transformation est réversible ou non.

Il y a deux moyens d'évaluer l'entropie créée, celle que vous utilisez et celle ne considérant que le système, , et vu de la manière donc vous écriviez l'entropie échangée, j'avais l'impression que c'était cette deuxième méthode et dans ce cas le choix de la frontière est crucial.

Avec votre méthode, votre pseudo thermostat doit voir sa température varier et il ne peut être uniquement en relation avec votre système, cela se complique, d'où la deuxième forme.

[A voir en vidéo sur Futura]

[vivafutura]

Merci beaucoup, grâce à vos explications j'ai compris que j'interprétais mal l'expression de l'entropie reçue. Plus précisément je pensais que la température dans cette expression était celle côté système or c'est celle du milieu extérieur et suivant qu'on la fait varier lentement de T1 à T2 ou qu'elle est maintenue à T2 ça change l'expression de l'entropie reçue et donc sa valeur et finalement on bascule d'une transformation réversible à une transformation irréversible.

Merci encore!