Principe de la Thermodynamique - Entropie

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Questions and Answers

Quel est le signe de la variation d'entropie d'un système dans un processus réversible?

  • dS < 0
  • dS = 0
  • dS peut être positif ou négatif
  • dS > 0 (correct)

Quelle équation représente la relation entre l'énergie interne et le travail réversible en tenant compte de la variation d'entropie?

  • dU = dS + ldV
  • dU = -PdV + TdS (correct)
  • dU = TdS - PdV
  • dU = mcPdT

Dans quel cas peut-on considérer que la variation d'entropie due à un processus irréversible est nulle?

  • Lorsque δQ = 0
  • Lorsque dS = dSe uniquement
  • Lorsque le système atteint l'équilibre thermique
  • Lorsque dSi = 0 durant la transformation (correct)

Quelle est la caractéristique de la fonction entropie S?

<p>C'est une fonction d'état extensive (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'inégalité liée à la chaleur dans un processus réversible?

<p>δQ &lt; TdS (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe fondamental du 2ème principe de la thermodynamique?

<p>Le sens de l'évolution d'un système (A)</p> Signup and view all the answers

Selon l'énoncé de Clausius, quel est le cas discuté sur le passage de chaleur?

<p>Il ne se produit jamais spontanément d'un corps froid à un corps chaud (B)</p> Signup and view all the answers

Que représente la variation de l'entropie dS lors d'une transformation?

<p>La somme de l'entropie échangée et de l'entropie créée (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui caractérise l'entropie créée dScréation lors d'une transformation irréversible?

<p>dScréation &gt; 0 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de mesure de l'entropie S?

<p>J.K-1 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant l'entropie d'un système isolé?

<p>dSisolé &gt; 0 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation est conforme aux échanges de chaleur dans un système thermodynamique?

<p>dSéchange = T δQ (B)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une transformation réversible, quelle est la valeur de dScréation?

<p>dScréation = 0 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques d'une transformation isentropique ?

<p>L'entropie est constante. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre la variation d'entropie et la chaleur spécifique lors d'une transformation isochore ?

<p>ΔS = mcV ln(T2/T1) (D)</p> Signup and view all the answers

Dans une transformation isotherme réversible, comment se traduit la relation entre la chaleur échangée et l'entropie ?

<p>Q12 = T m ln(V2/V1) (C)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une transformation isobare, quel paramètre est modifié pour calculer l'entropie ?

<p>La température varie. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle équation décrit l'entropie échangée durant une transformation pour un solide incompressible ?

<p>S éch = mc ln(T2/T1) (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de l'entropie échangée lors d'une transformation isotherme à température constante ?

<p>ΔS = Q/T (C)</p> Signup and view all the answers

Quel impact a une transformation isochore sur le volume d'un système ?

<p>Le volume reste constant. (B)</p> Signup and view all the answers

Lors de l'analyse de la variation d'entropie dans un système thermique, quel facteur crucial est pris en compte ?

<p>La quantité de chaleur échangée. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme générale de l'entropie pour un gaz parfait en fonction de la température et du volume?

<p>S(T,V) = mc V ln(T) + m ln(V) + constante (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression représente la variation d'entropie d'un gaz parfait en fonction des variables T et V?

<p>dS = mc V dT + l dV (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'équation correcte de l'entropie en fonction de la température et de la pression pour un gaz parfait?

<p>S(T,P) = mc P ln(T) - m ln(P) + constante (A)</p> Signup and view all the answers

Comment évolue l'entropie lors d'une transformation réversible entre l'état 1 et l'état 2?

<p>ΔS = ∫ dS de 1 à 2 = Q réversible / T (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation lie la pression P et la variation d'entropie d'un gaz parfait?

<p>dS = mc P dT + m T dP (B)</p> Signup and view all the answers

Quel terme apparaît dans l'équation d'entropie en fonction de T et V, mais pas dans l'équation en fonction de T et P?

<p>ln(V) (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la constante dans les équations d'entropie pour un gaz parfait?

<p>C'est une valeur qui détermine l'entropie initiale. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de mesure associée à la variabilité de l'entropie d'un gaz parfait?

<p>Joules par Kelvin (J/K) (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

But de la thermodynamique

La thermodynamique vise à déterminer le sens de l'évolution d'un système, c'est-à-dire comment un système évolue spontanément.

Limite du 1er principe

Le premier principe de la thermodynamique, qui traite de la conservation de l'énergie, ne fournit aucune information sur la direction d'un processus.

Enoncé de Clausius

Le deuxième principe de la thermodynamique établit que la chaleur ne peut pas passer spontanément d'un corps froid à un corps chaud.

Enoncé de Lord Kelvin

Le deuxième principe de la thermodynamique stipule qu'il est impossible de recueillir du travail à partir d'un système qui fonctionne en cycle et n'est en contact qu'avec une seule source de chaleur.

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La fonction entropie S

L'entropie est une fonction d'état qui quantifie le désordre d'un système.

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Entropie d'un système isolé

L'entropie d'un système isolé ne peut que croître ou rester constante.

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Entropie créée

L'entropie créée est la variation d'entropie due à des processus irréversibles à l'intérieur du système.

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Transformation réversible

Une transformation réversible est une transformation idéale où l'entropie créée est nulle. En pratique, toutes les transformations sont irréversibles.

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Entropie

Une grandeur physique qui décrit l'état d'équilibre thermodynamique d'un système. Elle est proportionnelle à la quantité de chaleur échangée entre le système et son environnement dans une transformation réversible.

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Variation d'entropie (dS)

La variation d'entropie d'un système est égale à la chaleur échangée divisée par la température absolue. Cette formule est valable pour une transformation réversible.

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δQrév = δWrév

La chaleur échangée dans une transformation réversible est égale au travail effectué.

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Entropie extensive

L'entropie est une grandeur extensive, ce qui signifie qu'elle dépend de la quantité de matière présente dans le système.

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Expression de dS en fonction de T et V

La variation d'entropie d'un système est exprimée en fonction des variables température (T) et volume (V) pour un gaz parfait.

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Entropie S(T,V)

L'entropie d'un gaz parfait est exprimée en fonction de la température et du volume, dérivée de l'équation dS.

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Expression de dS en fonction de T et P

La variation d'entropie d'un système est exprimée en fonction des variables température (T) et pression (P) pour un gaz parfait.

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Entropie S(T,P)

L'entropie d'un gaz parfait est exprimée en fonction de la température et de la pression, dérivée de l'équation dS.

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Variation d'entropie pour une transformation réversible

La variation d'entropie d'un système lors d'une transformation réversible est égale à l'intégrale de la chaleur réversible divisée par la température.

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Variation d'entropie d'un système isolé

L'entropie d'un système isolé ne peut que croître ou rester constante.

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Transformation adiabatique réversible

Une transformation adiabatique réversible est un processus où il n'y a pas d'échange de chaleur avec l'environnement et où la transformation est effectuée de manière infiniment lente, sans dissipation d'énergie.

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Entropie dans une transformation adiabatique réversible

L'entropie d'un système reste constante lors d'une transformation adiabatique réversible.

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Transformation isotherme réversible

Une transformation isotherme réversible est un processus où la température du système reste constante et où la transformation est effectuée de manière infiniment lente, sans dissipation d'énergie.

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Variation d'entropie dans une transformation isotherme réversible

La variation d'entropie d'un système lors d'une transformation isotherme réversible est proportionnelle à la quantité de chaleur échangée divisée par la température.

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Transformation isochore réversible

Une transformation isochore réversible est un processus où le volume du système reste constant et où la transformation est effectuée de manière infiniment lente, sans dissipation d'énergie.

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Variation d'entropie dans une transformation isochore réversible

La variation d'entropie d'un système lors d'une transformation isochore réversible est proportionnelle à la variation de température et à la capacité thermique à volume constant.

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Transformation isobare réversible

Une transformation isobare réversible est un processus où la pression du système reste constante et où la transformation est effectuée de manière infiniment lente, sans dissipation d'énergie.

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Variation d'entropie dans une transformation isobare réversible

La variation d'entropie d'un système lors d'une transformation isobare réversible est proportionnelle à la variation de température et à la capacité thermique à pression constante.

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Study Notes

Principe de la Thermodynamique - Fonction Entropie

  • La thermodynamique vise à prédire l'évolution des systèmes.
  • Le premier principe est un principe de conservation d'énergie. Il postule que toutes les transformations sont possibles.
  • Le deuxième principe complète le premier en prédisant le sens de l'évolution d'un système. Il différencie les transformations réversibles et irréversibles.
  • L'entropie (S) est une fonction d'état.

Enoncé du deuxième principe

  • Enoncé de Clausius: La chaleur ne peut spontanément passer d'un corps froid à un corps chaud.
  • Enoncé de Lord Kelvin: Il est impossible de convertir toute la chaleur en travail avec un seul réservoir thermique.
  • Enoncé général: Pour tout système thermodynamique, il existe une fonction d'état appelée entropie (S) dont la variation élémentaire (dS) pendant une transformation est la somme des termes suivants:
    • dSéchange : variation d'entropie due aux échanges de chaleur avec l'extérieur. dSéchange = ∫ (δQ / T)
    • dScréation : variation d'entropie créée à l'intérieur du système. dScréation ≥ 0 pour toute transformation. dScréation = 0 pour une transformation réversible.

Fonction Entropie S (détail)

  • Cas Général: dS = dSéchange + dScréation avec dSéchange = δQ / T
  • Exemple (transformation réversible): Une transformation réversible est une succession d'états d'équilibre thermodynamique. dScréation = 0 dans ce cas.
  • Forme pratique (travail de pression): TdS = δQrév = dU + PdV (équation de Gibbs)
  • Variables T et V:
    • Pour un gaz parfait : dS = mcv (dT/T) + (P/T) dV
  • Variables T et P:
    • Pour un gaz parfait : dS = mcp (dT/T) - R/P dP

Transformations particulières

  • Adiabatique réversible: δQ = 0 et dS = 0 (transformation isentropique).
  • Isotherme réversible: La température est constante, S(T,V)= mcln(T) + R/M ln(V)+cte
  • Isochore réversible: Le volume est constant.
  • Isobare réversible: La pression est constante.

Exemple d'application (Solide)

  • Un solide à la température initiale T₁ est mis en contact avec une source de chaleur à température constante Text.
  • On peut calculer :
    • L'entropie échangée (Séch).
    • La variation d'entropie (ΔS).
    • L'entropie créée (Scréé) pour le solide.

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