Thermodynamique (2004-2010). - Université de Genève

Figure 9 –
de départ un seul compartiment contenant un liquide ou un gaz homogène. Or, selon le
deuxième postulat un tel système est instable : Sans violer la première loi l’énergie interne
du gaz peut se repartager dans l’espace, de manière que l’énergie totale reste conservée
mais l’entropie va augmenter. Dans une première étape on va trouver une séparation de
phases comme indiqué dans la figure 9 : Les intersections de la ligne droite avec la courbe
S(E) montrent les deux phases qui vont se former au début. L’état E1 correspond à un
point stable, car S(E) est concave pour cette énergie, mais E2 se trouve dans une région
convexe, donc le processus de séparation de phases va continuer jusqu’au point où tout les
phases sont devenus stables. Un tel comportement est le signal d’une transition de phase,
c’est à dire une transition entre deux phases de la matière differentes du même matériau
comme gaz-liquide ou metal-isolant. Une séparation de phases apparaît assez souvent
dans la nature. Presque tous les phénomènes météorologiques comme le brouillard, la
pluie, la neige, le givre, sont de bons exemples. La gastronomie offre également beaucoup
d’opportunité pour s’amuser avec la thermodynamique des systèmes instables : Caillage
du lait, préparation du beurre, dépôts de tartre dans le vin, etcetera..
6.7 Température et équilibre thermique
Dans le chapitre 4 nous avons constaté, que L’énergie cinétique moyenne d’une molécule
est donc une certaine fonction de la température. Mais qui nous dira quelle échelle
utiliser pour la température ? Nous pouvons arbitrairement définir l’échelle de température
de telle sorte que l’énergie moyenne soit linéairement proportionnelle à la température. La
meilleure manière de faire serait d’appeler "température" l’énergie moyenne elle-même.
L’énergie cinétique associée avec les trois directions indépendantes qui sont en cause est
au total 3/2kBT . Cette définition s’applique pourtant seulement au cas du gaz parfait.
Ensuite, dans la discussion du même chapitre nous avons évoqué une définition qui est
indépendante du système considéré, et qui relie la température à la dérivée partielle de
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