📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Le deuxième principe introduit une fonction d'état, l'entropie $S$ (en $J \cdot K^{-1}$), qui mesure le désordre microscopique.
- Bilan d'entropie : Pour un système fermé, la variation d'entropie $\Delta S$ s'écrit : $$\Delta S = S_{éch} + S_{créée}$$
- Entropie échangée : $S_{éch} = \int \frac{\delta Q}{T_{ext}}$
- Entropie créée : $S_{créée} \geq 0$. Elle est nulle pour une transformation réversible et strictement positive pour une transformation irréversible.
- Principe d'évolution : Pour un système isolé ($Q=0$), $\Delta S = S_{créée} \geq 0$. L'entropie ne peut qu'augmenter.
Méthodes à maîtriser
- Calculer $\Delta S$ : Utiliser les relations $dS = \frac{C_v dT}{T} + \frac{nR dV}{V}$ (pour un gaz parfait).
- Bilan d'entropie : Identifier toujours si le système est en contact avec une ou plusieurs sources de chaleur $T_{ext}$.
- Vérifier la réversibilité : Calculer $S_{créée}$. Si $S_{créée} = 0$, la transformation est réversible.
Exemples corrigés
Exemple : Détente de Joule-Gay-Lussac (gaz parfait, isolé). $\Delta U = 0 \implies \Delta T = 0$. $\Delta S = nR \ln(V_f/V_i) > 0$. Comme $Q=0$, $S_{éch}=0$, donc $S_{créée} = \Delta S > 0$. La transformation est irréversible.
Erreurs fréquentes
- Confondre $T$ (température du système) et $T_{ext}$ (température de la source) dans le calcul de $S_{éch}$.
- Oublier que $S$ est une fonction d'état : on peut calculer $\Delta S$ par un chemin réversible fictif même si la transformation réelle est irréversible.