Direction des processus thermodynamiques
De nombreux processus thermodynamiques se déroulent naturellement dans une direction mais pas l’inverse. Par exemple, lorsqu’il existe une différence de température , la chaleur circule spontanément du système le plus chaud vers le système le plus froid , jamais l’inverse. En fait, un tel flux de chaleur (d’un corps froid à un système plus chaud) ne violerait pas la première loi de la thermodynamique , c’est-à-dire que l’énergie serait conservée. Mais cela n’arrive pas dans la nature.
Par exemple, brûler de l’essence pour faire fonctionner des voitures est un processus de conversion de l’énergie sur lequel nous comptons. L’ énergie chimique contenue dans l’essence est convertie en énergie thermique , qui est ensuite convertie en énergie mécanique qui fait bouger la voiture. L’ énergie mécanique a été convertie en énergie cinétique . Lorsque nous utilisons les freins pour arrêter une voiture, cette énergie cinétique est convertie par friction en chaleur, ou en énergie thermique . Dans ce sens inverse, de nombreux dispositifs convertissent partiellement la chaleur en énergie mécanique. Mais vous ne pouvez pas construire une machine qui convertit complètement la chaleur en énergie mécanique. Il y aura toujours des pertes d’énergie importantes.
Les directions des processus thermodynamiques sont soumises à le deuxième principe de la thermodynamique, en particulier à la déclaration de Clausius de le deuxième principe .
“Il est impossible de construire un appareil qui fonctionne sur un cycle et dont le seul effet est le transfert de chaleur d’un corps plus froid à un corps plus chaud”.
La chaleur ne peut pas circuler spontanément du système froid au système chaud sans travail externe sur le système. C’est exactement ce que les réfrigérateurs et les pompes à chaleur accomplissent. Dans un réfrigérateur, la chaleur passe du froid au chaud, mais uniquement lorsque forcé par un travail externe, les réfrigérateurs sont entraînés par des moteurs électriques nécessitant un travail de leur environnement pour fonctionner.
Les déclarations de Clausius et de Kelvin-Planck se sont avérées équivalentes.
