Variation de l’entropie d’un système isolé. Entropie de l’univers

Un système isolé est un système qui n’échange ni matière ni énergie avec le milieu extérieur.

Pour déterminer quelle est la variation d’entropie de ces systèmes, nous supposerons qu’un système subit une transformation cyclique constituée de deux étapes: une irréversible AB et une autre réversible BA qui ferme le cycle (voir la figure ci-dessous).

Le cycle peut être décomposé en N cycles de Carnot et, comme il est irréversible (s’il était réversible il y aurait une égalité), on aura:

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En décomposant l’intégrale par les deux étapes qui constituent le cycle, on obtient:

Mais la deuxième intégrale est la définition de la variation de l’entropie, on a donc:

Le résultat précédant signifie que lorsqu’un système subit une transformation AB irréversible, la variation de l’entropie qu’il subit est plus importante que l’intégrale qui apparait dans le second membre.

Pour un système isolé, l’intégrale du second membre est toujours zéro, car il n’échange pas d’énergie avec le milieu extérieur. Par conséquent, on aura (le signe égal est valable lorsque la transformation est réversible):

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Entropie de l’univers

L’univers est un système isolé (si l’on considère qu’il est l’ensemble de tout ce qui existe, il n’existe alors rien d’autre avec lequel il pourrait échanger de la matière et/ou de l’énergie). D’autre part, toutes les transformations qui ont lieu dans le monde réel sont irréversibles, par conséquent, chaque fois qu’une transformation quelconque AB a lieu dans l’univers, son entropie augmente. Toujours.

À des fins pratiques, pour revenir à une échelle plus terrestre, on considère comme univers l’ensemble constitué par un système thermodynamique et son milieu extérieur.

Par exemple, lorsque l’on considère une machine thermique, l’univers est l’ensemble constitué par la machine thermique (le système) et les réservoirs thermiques avec lesquels elle échange de la chaleur (le milieu extérieur). Si la machine fonctionne de façon irréversible, l’entropie de l’univers augmentera.

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