Thermodynamique (2004-2010). - Université de Genève

X 0
Figure 3 – Mouvement allez-retour d’un piston dans un cylindre rempli de gaz. Supposons
que la masse du piston soit grande et X0 petit, alors on peut considérer que le mouvement
du piston est quasi-statique.
Exemple : On peut penser à deux gaz initialement à des pressions différentes mais où
on permet subitement à une paroi adiabatique située entre les deux gaz de se déplacer.
Dans le dernier exemple, l’énergie est encore conservée. Bien qu’il n’y ait pas d’énergie
potentielle acquise, comme dans le premier exemple, un des gaz a fait du travail et l’autre
a absorbé l’énergie mécanique correspondante. On a donc encore ∆E + ∆E ′ = 0.
On peut minimiser les interactions thermiques entre les systèmes au point qu’elles
soient négligeables sur les échelles de temps qui nous intéressent. Par exemple, on peut
envelopper le système dans de l’amiante ou de la fibre de verre. Un thermos est formé de
deux enveloppes avec le vide entre les deux. Ce vide minimise les échanges de chaleur par
conduction dans l’air. Un revêtement d’aluminium minimise les échanges thermiques par
radiation électromagnétique. De telles enveloppes sont dites adiabatiques.
2.6 Transformations (ir)réversibles
Définition : Une transformation affectant un système thermodynamique est dite réversible
si elle est quasi-statique et s’effectue sans frottements entraînant un phénomène
dissipatif de chaleur. Dans ces conditions, la transformation peut être considérée comme
étant constituée d’une succession d’états d’équilibre.
Si on inverse le sens de la contrainte du milieu extérieur responsable de la transformation,
on repasse alors par les mêmes états d’équilibre puisqu’il n’y a pas eu de phénomènes
dissipatifs. On peut alors modéliser la transformation et décrire parfaitement, à chaque
instant, l’état d’équilibre du système.
Remarque : La transformation réversible est donc un modèle idéal (à rapprocher du
modèle idéal du gaz parfait). Lors de transformations réelles, on peut s’en rapprocher en
s’assurant que la transformation soit très lente (ie. que le déséquilibre des variables d’état
soit très faible ) et en minimisant les frottements.
Les transformations réelles sont donc irréversibles à cause des phénomènes dissipatifs.
On ne peut jamais revenir en arrière, l’énergie perdue par le système sous forme de chaleur
contribue à l’augmentation du désordre global.
La grandeur la plus importante en thermodynamique s’appelle entropie 2 . En fait, la
notion d’irréversibilité est inhérente au concept d’entropie. Sans empiêter sur le chapitre
2. la définition exacte sera abordée au chapitre 6
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