D4 (2nd principe de la thermodynamique : bilans d'entropie)

Remarque : Attention, savoir répondre correctement à ce quiz est nécessaire mais n’est en rien suffisant ! S’entraîner à résoudre les exercices vus en TD, ainsi que la connaissance en profondeur du cours (définitions, démonstrations, remarques…) est évidemment indispensable.

[rapid_quiz question= »L’entropie s’exprime en joules. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »L’entropie s’exprime en joules par kelvin. (Voir le terme échangé avec l’extérieur, qui s’écrit

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T_s}\]

.) »]
[rapid_quiz question= »L’entropie ne peut qu’augmenter au cours d’une transformation adiabatique brutale. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »Si la transformation est adiabatique, il n’y a pas d’entropie échangée avec l’extérieur, la variation d’entropie du système ne peut alors être que de l’entropie créée dans le système, qui est strictement positive puisque la transformation est brutale (donc irréversible). »]
[rapid_quiz question= »Au cours d’une transformation, l’entropie peut soit augmenter, soit rester constante, mais ne peut jamais diminuer. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »L’entropie du système diminue si le système cède de la chaleur à l’extérieur, de manière réversible. En effet, si le système cède de la chaleur, il cède de l’entropie à l’extérieur (

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T_s}\]

avec

    \[Q\]

négatif), et si la transformation se fait de manière réversible, il n’y a pas de création d’entropie dans le système. Donc l’entropie du système diminue. »]
[rapid_quiz question= »adiabatique réversible

    \[\\Longrightarrow\]

isentropique » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »adiabatique

    \[Q=0 \\Longrightarrow\]

pas d’entropie échangée avec l’extérieur

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T_s}=0\]

, et réversible

    \[\\Longrightarrow\]

pas d’entropie créée au sein du système

    \[S_{cr}=0\]

. Donc

    \[\\Delta S = 0\]

: l’entropie du système reste constante au cours de la transformation. »]
[rapid_quiz question= »Pour l’eau liquide subissant une compression adiabatique réversible dans un nettoyeur haute pression, on peut utiliser la loi de Laplace. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »L’eau liquide n’est certainement pas un gaz parfait ! On rappelle les hypothèses pour appliquer la loi de Laplace : transformation adiabatique réversible d’un gaz parfait. »]
[rapid_quiz question= »L’entropie échangée s’écrit

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T}\]

 » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T_s}\]

, avec

    \[T_s\]

la température de la source éventuelle de chaleur (c’est-à-dire le thermostat qui est en contact avec le système), et non pas la température

    \[T\]

du système. »]
[rapid_quiz question= »Pour passer d’une entropie massique

    \[s\]

à une entropie molaire

    \[S_m\]

, il suffit de multiplier

    \[s\]

par la masse molaire. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= » »]
[rapid_quiz question= »La variation d’entropie d’un système entre deux états d’équilibre dépend du chemin suivi par la transformation entre ces deux états d’équilibre. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »L’entropie

    \[S\]

est une fonction d’état : donc sa variation entre deux états ne dépend pas du chemin suivi mais uniquement des paramètres de l’état initial et de l’état final. »]
[rapid_quiz question= »L’entropie d’un système subissant une transformation irréversible augmente nécessairement. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Si la transformation est irréversible, il y a alors forcément de l’entropie créée au sein même du système, qui est toujours positive, ce qui fait donc augmenter l’entropie du système. Mais le système peut éventuellement céder de la chaleur à l’extérieur au cours de cette transformation irréversible, on a alors

    \[Q\]

négatif et donc le système cède de l’entropie à l’extérieur. Au final, si l’entropie cédée à l’extérieur est plus importante (en valeur absolue) que l’entropie créée dans le système, globalement l’entropie du système diminue, bien que la transformation soit irréversible. »]
[rapid_quiz question= »L’entropie échangée est une fonction d’état. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Le passage d’un état

    \[(P_i, V_i, T_i)\]

à un état

    \[(P_f,V_f,T_f)\]

peut se faire par une transformation adiabatique, dans ce cas il n’y a pas d’entropie échangée avec l’extérieur, ou bien au contact d’un thermostat, dans ce cas il y a de l’entropie

    \[S_{ech}=\\frac{Q}{T_s}\]

échangée avec l’extérieur. Pourtant, dans les deux cas, la variation d’entropie du système

    \[\\Delta S = S(P_f,V_f,T_f)-S(P_i, V_i, T_i)\]

est la même (l’entropie étant une fonction d’état, donc uniquement des paramètres d’état). En fait, c’est parce qu’il peut dans un cas y avoir de la création d’entropie dans le système, et pas dans l’autre. »]
[rapid_quiz question= »Une transformation isentropique d’un gaz parfait suit la loi de Laplace. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »On rappelle les hypothèses pour appliquer la loi de Laplace : transformation adiabatique réversible d’un gaz parfait. Et adiabatique réversible

    \[\\Longrightarrow\]

isentropique (voir question 4). »]
[rapid_quiz question= »Plus il y a de micro-états associés à l’état macroscopique du système, plus l’entropie du système dans cet état est élevée. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »On rappelle la formule de Boltzmann qui donne l’entropie d’un système dans un état qui correspond à

    \[\\Omega\]

micro-états possibles à l’échelle microscopique :

    \[S=k_B \\ln(\\Omega)\]

« ]