CHAPITRE 1: Notions de thermodynamique - Master 2 en ...

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3. 2 nd principe de la thermodynamique pour un système fermé Gestion de l’Energie et Environnement Le 1 er principe ΔU = W + Q établit une correspondance entre W et Q. Or, par définition, ces deux contributions aux échanges d’énergie sont différentes. Exemple : la transformation quasi-statique qui correspond au déplacement d’un piston peut être réversible, sauf en cas d’échange de chaleur. Le 1 er principe est insuffisant. Pour tout système fermé, il existe une fonction d’état, extensive, non conservative, appelée entropie S, telle que sa variation entre deux dates successives t 1 e t t 2 s’écrive : Δ r S = S + S c avec = ∫ ∂ r Q c S et S ≥ 0 T S r est l’entropie reçue (directement liée à la seule chaleur traversant la surface S), S c est l’entropie créée. Elle détermine la flèche du temps et permet de qualifier d’irréversibles les phénomènes réels. Au cours de l’évolution du système, l’entropie ne peut qu’augmenter, jusqu’à sa valeur maximale. Alors, dS = 0, le système est arrivé à son état d’équilibre. S CHAPITRE 1: Notions de thermodynamique 18
3. 2 nd principe de la thermodynamique pour un système fermé Gestion de l’Energie et Environnement S c = 0 correspond à des transformations limites dites réversibles, pour lesquelles le sens de l’ écoulement du temps n’a aucune influence. Dans ces cas irréels, le bilan se réduit à ΔS = S r . Bien qu’irréels, l’intérêt de ces transformations réversibles est considérable car elles permettent d’effectuer un bilan entropique pour toute transformation réelle, S étant une fonction d’état. Causes d’irréversibilités : • forces de frottement visqueux ou solide dont le travail se transforme systématiquement en énergie interne ou en chaleur, • en l’absence de champs extérieurs, la non-uniformité des grandeurs intensives dans le système (densité, température, pression). CHAPITRE 1: Notions de thermodynamique 19
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