Deuxième principe de la thermodynamique
Pour tout système en équilibre interne, on peut définir une fonction d'état notée S, appellée entropie, telle que :
- S est une fonction extensive qui dépend de T et de P, elle s'exprime en .
- Pour une transformation dans un système isolé :
- S augmente si la transformation est irreversible.
- S est constante si la transformation est réversible.
- S est maximale à l'équilibre thermodynamique.
Un état désordonné est plus probable qu'un état ordonné.On dit que l’entropie est une mesure du désordre de la matière.
Lors d’une transformation infinitésimale, la variation d’entropie dS s’écrit :
- = 0 : La transformation est réversible.
- > 0 : La transformation est irréversible.
- < 0 : Le processus ne peut avoir lieu spontanément.
chaleur dQ avec le milieu extérieur, à la température T :
Transormation Isochore |
Transformation Isobare |
|
|
Transformation Isotherme |
Transormation adiabatique |
|
|
La variation d'entropie
Imaginons un moteur thermique fonctionnant entre deux sources de chaleur et décrivant le cycle correspondant aux quatre transformations réversibles suivantes :
- AB : adiabatique amenant le système de .
- BC : isotherme () , le système reçoit la quantité de chaleurde la source chaude.
- CD : adiabatique ramenant le système de .
- DA : isotherme () , le système reçoit la quantité de chaleurde la source froide.
Une telle machine est appelée machine de Carnot.
Le cycle de Carnot est réversible
Pour augmenter le rendement d'un cycle moteur, il faut soit diminuer la température de la source froide
- Pour un constituant i :
- Pour un mélange de n constituants : : la fraction molaire du constituant i)
- L'entropie standard :
- Loi de Hess :
- Loi de Kirchhoff :
- Avec changement d'état :
- Sans changement d'état :
- Avec changement d'état :
Transformations réversibles | Relation entre les grandeurs d'état | Travail W | Chaleur Q | Variation d'energie interne |
Variation d'entalpie |
Variation d'entropie |
---|---|---|---|---|---|---|
Isotherme T=cte,dT=0, |
PV=cte, |
, , |
Q=-W, , , |
0 | 0 | , |
Isobare P=cte,dP=0, |
, |
, |
, |
|||
Isochore V=cte,dV=0, |
, |
0 | , , |
, |
, |
|
Adiabatique Q=0, |
, , |
, , |
0 | , |
0 |