THERMODYNAMIQUE

24/12/2020
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UNIVERSITÉ
ABDELMALEK ESSAÂDI
FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES
TANGER
Module « Energétique et Mécanique des fluides »
Partie I-
THERMODYNAMIQUE
Chap. III- Le deuxième principe de la
thermodynamique
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LE 1er principe postule la conservation d’énergie, exprime que l’énergie contenue
dans un système isolé ou qui évolue selon un cycle fermé reste constante, quelque soit
les transformations qu’il subit et
les différentes formes que peut prendre l’énergie d’un système: mécanique ,
thermique ou autres sont toutes équivalentes.
La première loi de la thermodynamique permet de faire un bilan énergétique, elle
ne fournit aucune indication sur la raison pour laquelle un processus a lieu dans une
direction donnée.
Par le premier principe, la chaleur est une forme d’ énergie équivalente aux
autres formes d’ énergies.
Ce principe d’équivalence ne précise en rien la possibilité de transformation de
l’énergie mécanique en énergie thermique et inversement.
I- Introduction

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I- Introduction
Le second principe est une nécessité pour expliquer en particulier les
phénomènes irréversibles.
Une évolution est réversible s’il est possible de passer par les mêmes états
intermédiaires dans un sens et dans l’autre de l’évolution
irréversible ne signifie pas qu’il est impossible, une fois l’état final atteint de
revenir à l’ état initial.
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L’origine physique des irréversibilités peut être variée :
1. non uniformité des grandeurs intensives du système
•si la densité volumique est différente en deux points de l’espace, on
observe en libérant une contrainte interne , une diffusion des particules qui
tend à uniformiser la densité.
•en cas de déséquilibre thermique un transfert thermique spontané a lieu
de la zone chaude vers la zone froide ,
•en cas de déséquilibre mécanique, un échange mécanique irréversible
spontané a lieu de la zone de haute pression vers la zone de basse pression
•déplacement de charges électriques vers la zone faible potentiel. ….
2- Forces de frottement dont le travail se transforme en chaleur;
3- Réactions chimiques; etc….
II- Irréversibilité:

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III- Enoncés du second principe
La formulation moderne de ce second principe introduit une nouvelle
quantité, l’entropie :
1- Second principe pour un système fermé
A tout système fermé, Il existe une quantité Sappelée entropie, extensive et non
conservative, telle que sa variation peut s’écrire pour un système quelconque,
isolé ou pas, entre deux instants t1et t2:
système extérieur
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Lorsque un système, lors d’une transformation quelconque, échange de la
chaleur avec plusieurs sources de chaleur différentes, la variation d’entropie
liée aux échanges thermiques avec l’extérieur se calcule par :
δSe
Ti est la température de la paroi qui reçoit la quantité de chaleur δQi.
III- Enoncés du second principe
1- Second principe pour un système fermé

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III- Enoncés du second principe
2- Second principe pour un système isolé
Pour des processus irréversibles, l’entropie croit c’est-à-dire: dS>0.
L'entropie d'un système isolée reste donc constante si l'évolution est
réversible.
Si l'évolution est irréversible, l'entropie croît jusqu'à l'entropie maximale
compatible avec les contraintes imposées par l'extérieur.
Considérons un système thermiquement isolé (adiabatique) et fermé.
L’application du second principe à un tel système donne :
dS = δSe+δSc= δSc≥ 0
Lors de toute transformation adiabatique d’un système, son entropie
augmente , ou reste constante si la transformation est réversible.
III- Enoncés du second principe
3- Formulation de Clausius
Il n’existe pas de processus dont le seul effet est de transférer de la
chaleur d’un corps froid vers un corps chaud.
En effet:
Soient deux sources à TCet TF(TC>TF) qui échangent juste de la
chaleur et sont isolées du reste de l’univers,
La variation d’énergie interne de l’ensemble des deux sources est
nulle,
d’où:

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III- Enoncés du second principe
3- Formulation de Clausius
et:
D’après le second principe:
d’où:
Il y a bien transfert de chaleur tel que la source froide reçoit de la chaleur
et la source chaude en donne.
Or : donc :
III- Enoncés du second principe
4- Énoncé de Kelvin
" Un système en contact avec une seule source de chaleur ne peut, au cours
d’un cycle, que recevoir du travail et fournir de la chaleur ".
En effet: Le bilan énergétique (1er principe) s’écrit :
U=W+Q=0 car la transf. est cyclique.
Donc:
W= -Q
Le bilan entropique (2ème principe) s’écrit :
S = Scréé + Séchangé = 0 car la transf. est cyclique.
Or : Scréé 0
donc Séchangé = Q/Ts < 0
Puisque Ts > 0
alors Q < 0
ainsi W > 0