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Deuxième loi de la thermodynamique
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La deuxième loi de la thermodynamique stipule que dans tout processus de conversion d'énergie, une partie de l'énergie sera toujours perdue sous forme de chaleur résiduelle, et il est impossible de convertir complètement la chaleur en travail utile sans pertes. La fraction de chaleur qui ne peut pas être convertie en travail est libérée sous forme de chaleur résiduelle. Cette chaleur résiduelle augmente l'entropie (une mesure du désordre) du système et de son environnement, contribuant ainsi à l'augmentation générale de l'entropie.
ID:(1399, 0)
Mécanismes
Iframe
La deuxième loi de la thermodynamique stipule que, dans tout processus naturel, l'entropie totale d'un système isolé ne peut jamais diminuer; elle ne peut que rester constante ou augmenter. L'entropie est une mesure du désordre ou de l'aléatoire, et cette loi implique que les processus naturels tendent à évoluer vers un état de désordre maximal. Cette loi explique pourquoi certains processus sont irréversibles et pourquoi l'énergie a tendance à se disperser. Elle sous-tend également le concept de la flèche du temps, donnant une direction au flux du temps basée sur la progression vers un plus grand désordre. En termes pratiques, la deuxième loi dicte qu'aucun moteur thermique ne peut être parfaitement efficace, car une partie de l'énergie sera toujours perdue sous forme de chaleur résiduelle, et elle fixe les limites fondamentales de l'efficacité de la conversion de l'énergie et du fonctionnement des moteurs thermiques, des réfrigérateurs et d'autres systèmes.
Mécanismes
ID:(15251, 0)
Chaleur et entropie
Concept
La première loi de la thermodynamique stipule que l'énergie est conservée, et en particulier, qu'il existe deux façons de modifier l'énergie interne du système, appelée a énergie interne ($U$). Cela peut être réalisé soit en ajoutant ou en retirant le teneur en calories ($Q$) et en effectuant un travail sur le système ou en permettant au système d'effectuer un travail, représenté par le travail efficace ($W$).
La deuxième loi restreint ces processus en limitant la conversion de a énergie interne ($U$) et de le travail efficace ($W$). En ce sens, elle établit qu'il n'est pas possible que toute l'énergie le différentiel d'énergie interne ($dU$) soit complètement convertie en travail utile le différentiel de travail inexact ($\delta W$), ce qui signifie que le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$) ne peut jamais être nul. En d'autres termes, il est impossible de convertir l'énergie interne en travail mécanique sans subir une perte sous forme de chaleur (le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$)).
Une deuxième conséquence de la deuxième loi est qu'il devient nécessaire d'introduire une nouvelle variable, qui joue le rôle de le volume ($V$) pour le travail efficace ($W$), en tenant compte du fait que le teneur en calories ($Q$) joue le rôle de récepteur de l'énergie non utilisée pour la création de travail. Cette nouvelle variable est appelée a entropie ($S$), et la troisième loi exige que sa variation ( ($$)) soit toujours positive ou nulle, mais jamais négative.
Dans un système, un sous-système peut connaître une diminution de l'entropie ($\Delta S_{sub}<0$), mais l'ensemble du système doit maintenir l'entropie constante ou connaître une augmentation de l'entropie ($\Delta S_{total}\geq 0$), conformément à la troisième loi.
ID:(11129, 0)
Deuxième loi de la thermodynamique
Concept
La deuxième loi de la thermodynamique est formulée à partir de plusieurs publications [1,2], établissant que il n'est pas possible de convertir complètement l'énergie en travail utile. La différence entre ces quantités est liée à l'énergie non utilisable le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$), qui correspond à la chaleur générée ou absorbée dans le processus a température absolue ($T$).
Dans le cas de le différentiel de travail inexact ($\delta W$), il existe une relation entre la variable intensive a pression ($p$) et la variable extensive le volume ($V$), exprimée comme suit :
| $ \delta W = p dV $ |
Une variable intensive se caractérise par la définition de l'état du système sans dépendre de sa taille. En ce sens, a pression ($p$) est une variable intensive, car elle décrit l'état d'un système indépendamment de sa taille. En revanche, une variable extensive, comme le volume ($V$), augmente avec la taille du système.
Dans le cas de le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$), une variable extensive supplémentaire est nécessaire pour compléter la variable intensive a température absolue ($T$) et définir la relation comme suit :
| $ \delta Q = T dS $ |
Cette nouvelle variable, que nous appellerons a entropie ($S$), est présentée ici sous sa forme différentielle (a variation d'entropie ($dS$)) et modélise l'effet selon lequel toute l'énergie le différentiel d'énergie interne ($dU$) ne peut pas être entièrement convertie en travail utile le différentiel de travail inexact ($\delta W$).
[1] "Über die bewegende Kraft der Wärme und die Gesetze, welche sich daraus für die Wärmelehre selbst ableiten lassen" (Sur la force motrice de la chaleur et les lois qui en découlent pour la théorie de la chaleur elle-même), Rudolf Clausius, Annalen der Physik, 1850
[2] "On the Dynamical Theory of Heat" (Sur la théorie dynamique de la chaleur), William Thomson (Lord Kelvin), Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 1851
ID:(15702, 0)
Première loi de la thermodynamique et de la pression
Concept
Étant donné que le différentiel d'énergie interne ($dU$) est en relation avec le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$) et le différentiel de travail inexact ($\delta W$) comme illustré ci-dessous :
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Et il est connu que le différentiel de travail inexact ($\delta W$) est lié à A pression ($p$) et a variation de volume ($dV$) comme suit :
| $ \delta W = p dV $ |
Par conséquent, nous pouvons en conclure que :
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(15701, 0)
Énergie interne: relation différentielle
Concept
Étant donné que a énergie interne ($U$) dépend de a entropie ($S$) et de le volume ($V$), le différentiel d'énergie interne ($dU$) peut être calculé comme suit :
$dU = \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V dS + \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S dV$
Pour simplifier l'écriture de cette expression, nous introduisons la notation pour la dérivée de a énergie interne ($U$) par rapport à A entropie ($S$) en maintenant le volume ($V$) constant :
$DU_{S,V} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V$
et pour la dérivée de a énergie interne ($U$) par rapport à Le volume ($V$) en maintenant a entropie ($S$) constant :
$DU_{V,S} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S$
ainsi, nous pouvons écrire :
| $ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $ |
ID:(15703, 0)
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Variables
Calculs
à 
, puis, sélectionnez la variable: 
à 
Calculs
Calculs
Variable 
Donnée Calculer 
Cible : Équation À utiliser 
Équations
$ \delta Q = T dS $
dQ = T * dS
$ dU = \delta Q - p dV $
dU = dQ - p * dV
$ dU = T dS - p dV $
dU = T * dS - p * dV
ID:(15310, 0)
Deuxième loi de la thermodynamique
Équation
Le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$) est égal à A température absolue ($T$) fois a variation d'entropie ($dS$) :
| $ \delta Q = T dS $ |
ID:(9639, 0)
Première loi de la thermodynamique et de la pression
Équation
Avec la première loi de la thermodynamique, cela peut être exprimé en termes de le différentiel d'énergie interne ($dU$), le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$), a pression ($p$) et a variation de volume ($dV$) comme suit :
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
Étant donné que le différentiel d'énergie interne ($dU$) est en relation avec le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$) et le différentiel de travail inexact ($\delta W$) comme illustré ci-dessous :
| $ dU = \delta Q - \delta W $ |
Et il est connu que le différentiel de travail inexact ($\delta W$) est lié à A pression ($p$) et a variation de volume ($dV$) comme suit :
| $ \delta W = p dV $ |
Par conséquent, nous pouvons en conclure que :
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
ID:(3470, 0)
Énergie interne: relation différentielle
Équation
La dépendance de le différentiel d'énergie interne ($dU$) sur a pression ($p$) et a variation de volume ($dV$), en plus de a température absolue ($T$) et a variation d'entropie ($dS$) , est donné par :
| $ dU = T dS - p dV $ |
Comme le différentiel d'énergie interne ($dU$) dépend de le différence de chaleur inexacte ($\delta Q$), a pression ($p$) et a variation de volume ($dV$) selon l'équation :
| $ dU = \delta Q - p dV $ |
et l'expression de la deuxième loi de la thermodynamique avec a température absolue ($T$) et a variation d'entropie ($dS$) est la suivante :
| $ \delta Q = T dS $ |
nous pouvons en conclure que :
| $ dU = T dS - p dV $ |
.
ID:(3471, 0)