Quelle est la seconde loi de la thermodynamique ?
La thermodynamique est une science qui décrit les lois du transfert d’énergie thermique d’un corps à un autre. Avec une telle transition, il est possible de convertir une partie de l’énergie thermique en travail utile.
Par conséquent, la thermodynamique est la base des calculs de tous les moteurs thermiques: des moteurs à vapeur aux fantastiques fusées photoniques. Oui, oui, ne vous étonnez pas, même en volant dans l’espace, la thermodynamique est indispensable !
La thermodynamique est née au 18e siècle avec les premières machines à vapeur en état de marche. En moins de cent ans, trois postulats de base qui sous-tendent cette science, que l’on appelle les lois (ou principes) de la thermodynamique, ont été élaborés. Les lois de la thermodynamique sont une sorte d’axiomes qui sont une généralisation d’une vaste expérience en ingénierie. Ils sont donc acceptés sans justificatif. La question "pourquoi?" pour les axiomes, comme on le sait, il n’est pas d’usage de préciser. C’est pourquoi!
La thermodynamique considère les systèmes thermodynamiques, c’est-à-dire les systèmes qui ont, entre autres, une certaine quantité d’énergie interne, que dans la vie quotidienne nous appelons chaleur. La première loi de la thermodynamique est la loi de conservation de l’énergie pour de tels systèmes. Selon cette loi, un système thermodynamique ne peut effectuer un travail utile qu’en raison de son énergie interne ou en raison de l’afflux d’énergie de l’extérieur.
La deuxième loi de la thermodynamique détermine la direction de transition de l’énergie interne entre les systèmes thermodynamiques. Selon cette loi, l’énergie interne (c’est-à-dire la chaleur) peut se transférer spontanément dans une seule direction – d’un corps avec plus d’énergie interne à un corps avec moins d’énergie. C’est-à-dire que la chaleur elle-même ne peut passer que d’un corps plus chaud à un corps plus froid. Avec une telle transition, une partie de l’énergie thermique peut être convertie en travail utile à l’aide de moteurs thermiques spécialement conçus. Le pourcentage d’énergie interne convertie en travail utile s’appelle le coefficient d’efficacité.
La deuxième loi de la thermodynamique ne contredit pas l’existence des réfrigérateurs et des climatiseurs. En effet, pour refroidir un objet, c’est-à-dire pour transférer sa chaleur à un objet plus chaud, il faut dépenser de l’énergie. En gros, tout refroidisseur ne fonctionnera pas tout seul. Pour ce faire, vous devez le connecter au réseau électrique.
Les première et deuxième lois de la thermodynamique semblent évidentes. Comment inventer et calculer des moteurs thermiques efficaces (ou des réfrigérateurs) à l’aide de ces lois évidentes ne peut pas être dit sur "une jambe". Par conséquent, prenez un manuel et «rongez le granit de la science» !