Accueil Arborescence Page précédente
|
Second principe de la thermodynamique
L'évolution des formes non vivantes Système ouvert, système fermé Notion d'entropie Principe de Carnot-Clausius Les références Dégradation de l'énergie |
|
by Pepe © Accueil Arborescence Page précédente |
|
|
|
La petite histoire Up Page L'évolution est irréversible Comme chacun sait, les êtres vivants naissent, vieillissent et meurent, jamais l'inverse. Leur évolution est irréversible. Cela ne se limite pas aux êtres vivants. Il y a des montagnes jeunes et des montagnes vieilles. Les montagnes aussi évoluent. De nos jours les astronomes savent distinguer les étoiles jeunes des étoiles vieilles. L'univers lui-même, que l'on a cru longtemps immuable, évolue de façon irréversible.
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Comprendre simplement Up Page Système ouvert, système fermé La thermodynamique distingue les systèmes fermés des systèmes ouverts. Un système fermé est un système matériel isolé mécaniquement et thermiquement du milieu extérieur. Son énergie interne est constante. Les lois de la thermodynamique impliquent que celle-ci va se dissiper. L'énergie mécanique va peu à peu se transformer en chaleur de sorte que tout mouvement va cesser. Les différences de température vont s'estomper de sorte qu'il ne sera plus possible de produire de l'énergie mécanique. Un système fermé tend vers un état de repos à température uniforme. Les physiciens disent qu'il tend vers l'équilibre thermodynamique. Un système ouvert est un système matériel traversé par un flux d'énergie. Si le système ouvert est dans un état stationnaire (indépendant du temps), on parle de structure dissipative. Une structure dissipative est un système hors équilibre. Son énergie interne reste constante, mais celle-ci se renouvelle constamment. Un bon exemple de structure dissipative est celui d'une casserole d'eau sur le feu. La chaleur du feu maintient constamment une différence de température entre le haut et le bas de la casserole. Lorsque cette différence est suffisamment grande, des mouvements cycliques ordonnés peuvent apparaître à l'intérieur de la casserole. On les appelle des courants de convection. Ces mouvements ne subsistent que tant qu'un flux permanent d'énergie traverse la casserole. Une particularité des structures dissipatives est de produire spontanément de l'ordre. On retrouve le mot "ordre" dans "ordinateur" parce que l'ordre permet de mémoriser de l'information. Une structure dissipative s'auto-organise en mémorisant de l'information sur son environnement. Qui dit apparition d'ordre dit apparition d'information nouvelle, donc de phénomènes imprévisibles. En effet, si ces phénomènes étaient prévisibles, ils n’apporteraient pas d'information nouvelle. La notion de structure dissipative s'applique à des phénomènes aussi différents que des cyclones ou des espèces vivantes.
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Domaines de présence Up Page Notion d'entropie Sur fond de croissance irréversible de l'entropie, ou augmentation du désordre à partir de l'ordre, la thermodynamique loin de l'équilibre expliqua pourquoi certains phénomènes physiques ordonnés pouvaient apparaître et se maintenir, en prélevant de l'énergie dans leur environnement : les cyclones par exemple. Mais c'est dans le domaine des sciences de la vie que la thermodynamique loin de l'équilibre trouva l'essentiel de ses applications, notamment pour ce qui concernait l'apparition et le maintien des formes vivantes. L'entropie, une grandeur physique postulée par l'Allemand Rudolph Clausius (1822-1888), exprime cette tendance des systèmes physiques à évoluer vers des états dont l'énergie est dégradée, c'est-à-dire dont il n'est plus possible de tirer aucun travail. Un corps dont une partie est chaude et l'autre froide (situation qui crée un flux de chaleur qui peut être exploité pour faire tourner une machine) tend à devenir uniformément tiède, un état dont l'énergie thermique est inutilisable. Cette entropie, qui se doit toujours d'augmenter, est difficile à expliquer, mais elle a le grand mérite d'exclure définitivement la possibilité du mouvement perpétuel. L'entropie est-elle en contradiction avec les lois de la mécanique? Non, répond Boltzmann. Et il en donne la preuve. Tout repose encore une fois, sur le fait qu'il est vain de prétendre suivre le parcours de chaque particule individuelle si l'on veut décrire l'état macroscopique d'un système. A tout état macroscopique (par exemple, un ensemble température, pression, volume) correspond une myriade d'états microscopiques possibles. Jean Perrin (1870-1947), futur prix Nobel qui fondera le Centre national de la recherche scientifique et le Palais de la découverte à Paris, publie en 1906 un article dans lequel il démontre que, quelle que soit la méthode employée, si l'on dénombre les molécules contenues dans une masse d'eau donnée, on obtient à chaque fois le même résultat. Difficile à expliquer si lesdites molécules ne sont qu'une vue de l'esprit ! Le mouvement perpétuel Le mouvement perpétuel de seconde espèce est interdit, c’est-à-dire impossibilité de faire produire indéfiniment du travail par un moteur thermique qui absorberait de la chaleur d’une source.
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Son interprétation dans l'avenir Up Page Principe de Carnot-Clausius Deux énoncés distincts mais équivalents: Enoncé de Clausius Le passage de la chaleur d’un corps froid vers un corps chaud n’a jamais lieu spontanément ou sans compensation. Enoncé de Kelvin Un système qui parcourt un cycle monotherme, c’est-à-dire qui n'est en contact qu’avec une seule source de chaleur, est incapable de fournir du travail.
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Les références Up Page Réseau Pepe Automates Intelligents n°120 - juillet/août 2014 Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous. Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).
|
||||||||||||||||||||||||||
|
Mais encore … Up Page Principe de l’augmentation de l’entropie L’entropie quantifie l’état de désagrégation, ou de désordre, d’un système. Qu’elles que soient les modifications internes dont le système peut-être le siège, l’entropie ne peut que croître jamais diminuer. Marque le degré de préférence qu’à la nature. Principe de l’augmentation de la probabilité W On ne peut parler que de valeurs moyennes et on ne peut plus rien dire quant à l’état de chacun des éléments pris à part. Avènement de la quantification. E=k.logW W=W1.W2 E=Q/T =SEi Dégradation de l'énergie L’énergie totale=énergie utilisable (de richesse)+énergie de déchet (de non-valeur): L’énergie de déchet augmente au détriment de l’énergie utilisable. L’énergie utilisable se perd, la fraction de l’énergie totale susceptible de servir à quelque chose diminue. Dégradation de la qualité de l’énergie, la quantité d’énergie quant à elle reste constante. Théorème de Carnot (limite) Efficacité e=T2/(T1-T2)
|
||||||||||||||||||||||||||