Christophe
Haouy
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Cette page a été crée pour faire le point sur la variation d'entropie, grandeur souvent assez mal comprise. Il ne s'agit pas d'en calculer la variation (voir les cours) mais d'en exposer qualitativement les effets.
Commençons par dire que l'entropie, notée S, est une grandeur physique donnée dans les tables thermodynamiques des espèces chimiques : par exemple une mole de fer (Fe) a pour entropie 27,3 J/K (à 25 °C sous 1013,25 hPa).
A -273,15 K cette entropie descend à 0 J/K (on suppose que le fer est devenu un cristal pur à cette température).
Une transformation ou réaction chimique n'est possible que si la variation d'entropie de l'ensemble isolé {système + environnement} est telle que delta(S) > 0 avec delta S = Sfinale - Sinitiale.
On peut décomposer delta S en delta S_système + delta S_extérieur. delta S ne peut être que >= 0 ainsi que le montre l'illustration ci-dessous :
La transformation d'un système isolé ne peut être que spontanée, puisqu'un système isolé n'échange aucune énergie avec l'extérieur. C'est pourquoi on écrit parfois que "le second principe de la thermodynamique indique que la transformation ne peut être spontanée que si delta S > 0". On confond donc "spontané" et "possible", ce qui n'est équivalent que pour les systèmes isolés. Dans le cas général où un système n'est pas isolé il vaut mieux dire que "le second principe de la thermodynamique indique que la transformation ne peut être possible que si delta S > 0". Ainsi, ci-dessous, le second principe est toujours observé bien que la transformation du système soit provoquée (et non spontanée) :
La réversibilité d'une transformation quelconque nécessite une forte "implication" du milieu extérieur (qu'on a souvent tendance à oublier lorsqu'on parle de réversibilité d'une "balle en caoutchouc qui remonte à sa hauteur initiale après impact au sol", ou de "balle qui parcourt sa trajectoire en sens inverse si l'on inverse le sens de sa vitesse à une date quelconque" ou si l'on "projette le film à l'envers de la transformation réversible on n'observe pas d'absurdité physique du système"). On a parfois du mal à voir si une transformation peut être réversible quand on ne s'inquiète pas de l'extérieur. On en donne une idée ci-dessous avec l'illustration d'une transformation réversible absurde, donc forcément irréversible en fait, qui implique nécessairement et clairement le milieu extérieur. Cela illustre le fait que, dans une transformation réversible, la désorganisation du système doit s'accompagner obligatoirement de la réorganisation du milieu extérieur qui ne peut être ignoré dans la définition de "réversibilité" d'une transformation.
La réversibilité de la transformation ci-dessus est absurde : la transformation du système, même spontanée, est dans ce cas impossible.