TH4_DDD_Essentiel_Second Principe

Résumé de cours – TH4
TH 4 – Second Principe – 1/1
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Objectif :
Caractériser / Prévoir l’IRREVERSIBILITE des évolutions thermodynamiques => PRINCIPE d’EVOLUTION
Principales Causes d’
d’Irréversibilité :
- Frottements
ENTROPIE = Flèche du temps
- Réactions Chimiques
- Transferts thermiques (impossible à inverser avec le temps)
- Non-uniformité des variables d’état intensives (n*, T, P, …) (Pb d’homogénéisation)
I. Second Principe
Enoncé
Enoncé Classique :
1. Il existe une grandeur extensive S, appelée ENTROPIE, qui caractérise le désordre global d’un système.
2. Toute transformation d’un système fermé et thermiquement isolé s’effectue avec une augmentation du
∆S ISOLE
désordre global – on dit qu’il y a CREATION d’ENTROPIE :
irréversible
≥
réversible
0
3. L’entropie est une FONCTION d’ETAT qui s’exprime en fonction d’un petit nombre de paramètres
Expression analytique :
Transfo Générale
=
dS
δS
Identité Thermodynamique :
ech
+
δS
δQ
Text
dU = TdS − PdV

dH = TdS +VdP
δ Q rev
T
=
créee
↓
||
ech
Transfo Réversible
Dans le cas réversible,
Equilibre thermique
avec l’extérieur : T = Text
irréversible
≥
réversible
0
et
(Pour toute évolution Quasi-Statique)
(Réversible ou Non)
Partie réversible
δ S créee = 0
Partie irréversible
II. Méthode de Calcul d’
d’Entropie
Méthode 1 : Identités thermodynamique
Calcul de ∆S ?
(Variation
ariation totale d’entropie)
d’entropie)
=> 2 méthodes
d U = T d S − P d V

d H = T d S + V d P
dU
PdV

dS =
+

T
T
⇒ 
d
H
V
d
P
d S =
−

T
T
Méthode 2 : On considère une transfo réversible donnant les mêmes
Etat Initial et final. Ainsi :
∆S =
EF
∫
EI
Calcul de l’entropie échangée ?
Expression directe :
δ S éch =
Calcul de l’entropie créée ?
La déduire du reste :
δ S créée
Cas du GP :
Avec l’identité Thermo :
dS =
δQ
T
rev
δ Q éch
Attention Text !
T ext
= dS − δ S éch
C dT
dU
PdV
nRdV
+
= V
+
T
T
T
V
T 
V 
⇒ ∆ S G P = C V ⋅ ln 
 + n R ⋅ ln 

T0 
V 0 
Cas d’
d’une Phase Condensée :
Ainsi
dS =
Modèle classique indilatable et incompressible
dU P dV
dT
+
≈C
T
T
T
T 
⇒ ∆ S ≈ C ln  f 
 Ti 
C V ≈ C P ≈ C

δ Q ≈ dU ≈ dH ≈ CdT
Diagramme Entropique :
Dans le Cas Réversible, Aire sous la courbe = Chaleur Reçue
EF
Car :
Q rév = ∫ T ⋅ dS = Aire _ Sous _ Courbe
EI
T
Exemple ici : Q > 0
Chaleur reçue
Cycle W = - Q < 0
Cycle MOTEUR
Cycle MOTEUR
B
A
S