Entropie et phénomènes irréversibles
Glossaire
A-R
Énergie

- Exprimée en joules (J) dans le SI, de même dimension que le produit d'une masse par le carré d'une vitesse, l'énergie d'un système est une fonction d'état extensive.

- Sa principale propriété est d'être conservée pour tout système isolé. Les transferts d'énergie d'un système à l'autre peuvent être mécaniques (par travail) ou thermiques (par chaleur).

- Selon la théorie cinétique des gaz parfaits, l'énergie interne d'un gaz parfait est la somme des énergies cinétiques des molécules, soit leur nombre multipliée par l'énergie cinétique moyenne d'une molécule. Cette énergie cinétique moyenne est égale au nombre de degrés de liberté la molécule considérée multipliée par le produit kBT de la constante de Boltzmann par la température et divisée par 2.

- Pour les corps réels, l'énergie d'interaction entre molécules doit également être prise en compte, en particulier pour les états condensés de la matière (liquide et solide).

Entropie

- Homogène au rapport d'une énergie à la température (J/K), l'entropie d'un système est une fonction d'état extensive du système dont elle définit le contenu de transformation. Elle tend vers un maximum pour tout système isolé. Si le maximum peut être atteint, alors le système est à l'équilibre.

- En physique statistique, l'entropie est liée à la mesure du désordre microscopique de la matière. Tout système isolé tend vers un désordre maximal pour des raisons probabilistes.

Fonction d'état

- Une fonction d'état est une fonction analytique des paramètres d'état indépendants du système.

- Un paramètre d'état est une fonction d'état. Une équation d'état reliant un paramètre d'état aux paramètres d'état indépendants permet donc de définir une fonction d'état.

- Tous les potentiels thermodynamiques (U, H, F, G, –S) sont des fonctions d'état.

- La variation d'une fonction d'état au cours d'une transformation ne dépend pas du chemin suivi par le système, mais uniquement des états initial et final.

- La différentielle d'une fonction d'état est totale exacte ; les dérivées partielles secondes mixtes de la fonction d'état ne dépendent pas de l'ordre des opérateurs de dérivation (égalités de Schwarz).

Paramètre d'état extensif

- Paramètre d'état du système indépendant de la quantité de matière. Il peut être relié à un champ de forces extérieures (P), un champ thermique (T) ou à la définition d'une quantité molaire ou massique (v, u, s,...).

- Un tel paramètre reste invariant lors de la réunion de deux systèmes identiques.

Paramètre d'état intensif

- Paramètre d'état du système indépendant de la quantité de matière. Il peut être relié à un champ de forces extérieures (P), un champ thermique (T) ou à la définition d'une quantité molaire ou massique (v, u, s,...).

- Un tel paramètre reste invariant lors de la réunion de deux systèmes identiques.

S-Z
Système adiabatique

Système fermé séparé du milieu extérieur par une paroi calorifuge, ne laissant pas passer l'énergie par chaleur (du grec : a = préfixe privatif, a-diabateos = “qui ne doit pas être franchi”). Si aucun transfert thermique ne peut avoir lieu, rien n'interdit en revanche qu'un tel système échange du travail avec le milieu extérieur.

Système diatherme

Système séparé du milieu extérieur par une paroi qui laisse passer l'énergie par chaleur (du grec : dia = “au travers” et thermos = “chaud”).

Système fermé

Système séparé du milieu extérieur par une paroi imperméable aux particules possédant une masse (mais pas nécessairement aux transferts d'énergie).

Système isolé

Système fermé qui n'échange pas d'énergie, ni par chaleur ni par travail, avec le monde extérieur. C'est en général un système adiabatique de volume constant (aucun transfert thermique et aucun travail des forces de pression).

Système ouvert

Système séparé du milieu extérieur par une paroi laissant passer les particules possédant une masse (et bien sûr les transferts d'énergie).

Système thermodynamique

Ensemble macroscopique de particules, séparé du milieu “extérieur” par une paroi. Cette paroi peut être physique, ou n'être qu'une création intellectuelle utile à l'étude du système.

Univers

Système suffisamment grand pour qu'on puisse le considérer isolé. L'Univers de la thermodynamique est un concept de Clausius. Il ne doit pas être confondu avec l'Univers réel.

Variance

- La variance d'un système thermodynamique désigne le nombre v de paramètres d'état indépendants, nécessaires et suffisants à sa description macroscopique.

- Selon la règle de Gibbs, la variance est égale au nombre c de corps purs du système diminué du nombre de phases f coexistant à l'équilibre et augmenté du nombre de champs appliqués au système (en général, P et T, soit 2) : v=c+2–f.

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