2e loi de la thermodynamique et énergie libre,gourous du web

[Joe_physicien]

La 2e loi de la thermodynamique, ça vous dit quelque chose? Jusqu'à maintenant, elle n'a jamais été démentie. Cette loi donne un sens aux processus physiques et nous enseigne que l'entropie (le désordre) de l'univers augmente constamment. Je m'explique. Prenez un cube de glace et mettez le sur le comptoir. Il fondra. Avez vous déja vu l'inverse? Une flaque d'eau se transformer en cube de glace? Jamais!!! Physiquement, on considère ce processus comme un système ordonné (le cube de glace) qui tend à aller vers le désordre (niveau d'entropie qui augmente lorsque le cube fond). En effet, une flaque d'eau est plus désordonnée qu'un cube de glace. L'univers se comporte de cette façon, l'énergie tend à se dégrader de sorte qu'elle devient de moins en moins utilisable. C'est la contrainte que la nature nous impose. Si on pousse ce résultat un peu plus loins, on peut constater que si l'énergie se dégrade constamment et que le désordre de l'univers augmente, alors ceci nous permet d'entrevoir la fin de l'univers comme une noirceur totale à une température nulle. C'est d'ailleur ce qu'on observe: l'expansion de l'univers et la baisse de température du bigbang jusqu'à aujourd'hui (quelques Kelvin) sont une manifestation de la 2e loi de la thermodynamique. Sur Terre, on observe la même chose: l'utilisation des énergies fossiles longtemps conservées dans les profondeurs représentent des potentiels énergétiques énormes qui, une fois utilisés, font augmenter l'entropie de la planète. L'entropie de la planète augmentant, il sera beaucoup plus difficile d'obtenir du travail de nos machines. Je m'explique. Comme toute machine thermique (moteurs, turbines, etc) s'accompagne d'un dégagement de chaleur (une machine produit du travail à condition qu'elle soit en contact avec DEUX sources de chaleur, une froide et une chaude), alors il y a un rejet de chaleur dans l'environnement. Cette chaleur ne peut plus être utilisée car elle présente un potentiel trop faible par rapport au reste de l'environnement. La température de l'environnement augmentant, il sera alors plus difficile d'effectuer la même quantité de travail par la suite puisque la source froide (l'environnement) est alors plus chaud. Ce que je vous explique là, c'est l'énergie libre de Gibbs (une fonction mathématique), qui nous apprend que plus l'entropie augmente, moins d'énergie est disponible pour le travail. Ainsi, si la température de la Terre augmente, moins de travail peut être produit par une machine et plus je dois investir d'énergie pour obtenir la MËME quantité de travail. Tout ça peut sembler un peu bizarre pour un non physicien, j'en conviens. Cependant, le concept est constamment vérifié et malheureusement, la deuxième loi de la thermodynamique est une limite que nous impose la nature. Il est TRÈS difficile de voir comment il serait possible de la contourner. En effet, tout travail que l'on produit perturbe l'environnement. En perturbant l'environnement, je diminue l'ordre des choses et j'augmente le désordre. Par exemple, le fait de bruler les énergies fossiles (système ordonné) et de les réémettre sous forme de gaz (système hautement désordonné) a comme conséquence d'augmenter l'entropie (=niveau de désordre) de la planète. Le fait de capter le vent des éoliennes fait également augmenter le désordre puisqu'on perturbe les courants de vents, ce qui entraîne alors une perturbation de l'environnement local (ce qui conduit à une perturbation du climat et un climat localement plus sec!!!).

Pour une énergie gratuite et infinie, si on pense au fait que toute utilisation d'énergie s'accompagne en un déagagement de chaleur, alors l'entropie de la planète ne peut qu'augmenter. La planète deviendra alors de plus en plus chaude au point de devenir comme vénus. D'ailleur, c'est déja ce qui en train de se produire avec le réchauffement climatique qui est une vérité indéniable.

Certes, nous devons trouver de nouvelles d'énergies. Cependant, il faut se méfier des nombreux gourous narcissiques et misogines du web qui ont réussi à créer au fil des années une véritable conspiration. Prenez l'exemple de Thomas Bearden, un supposé ancien ingénieur de l'armée américaine, il se présente comme le messie du monde. Il prétend avoir guéri le cancer, trouvé une source d'énergie inépuisable, que les équations de l'électromagnétisme sont fausses et j'en passes. SVP, ne vous laissez pas embarquer dans ses histoires. Il prétend que son MEG peut produire jusqu'à 700 fois plus d'énergie que ce qu'il consomme. Cependant, il a commis l'erreur de calcul la plus élémentaire que tout ingénieur se verrait attribuer la note 0. Il ne considère pas que le courant en sortie est sinusoidal, ce qui change tout! Ainsi, sa machine ne produit rien de plus que ce qu'elle consomme. Plusieurs autres sont tombés dans son piège. J'admets cependant que l'énergie du vide existe, les fluctuations quantiques pourraient peut-être s'avérer un jour utilisables. Cependant, restons terre à terre. Nous devons apprendre à rectifier ces oscillations, ie, les orienter dans une direction particulière afin d'en retirer un flux générant un travail. Aussi, le défi technique est énorme. Prenons par exemple l'effet Casimir: la force est d'environ 0.0001 Newton/mètre carré. C'est très petit, si l'on compare avec la force qu'exerce une masse de 1 kg, qui est est de 9.8 Newton. Aussi, cette force du vide qui se manifeste lorsque la pression du vide pousse deux feuille de métal entre elles peut être difficilement controlée. Le défi technique est de taille. Pour obtenir cette force (0.0001 N/m^2), on devrait positionner deux plaques métalliques séparées de 0.000001 m !!!! C'est très difficile et surtout, pas très rentable comme énergie dégagée. Je ne dis pas que nous n'y parviendrons pas, mais surement dans futur assez éloigné.
Bon alors, j'espère que mon petit cours 101 sur la 2e loi vous a appris quelque chose: le désordre de l'univers ne peut qu'augmenter et l'énergie se dégrade.

[Aldo68]

Pas mal, mais attention au piège.
L'univers est il un systeme fermé ou ouvert ?
N'oublies pas, lorsque tu fait une demonstration, de rappeller les postulats de base. Et ce ne sont que des postulats....
On ne sait pas si l'univers est en perpetuelle expension, ou si il s'étend, se reconcontracte, etc.... indéfiniment... Le 2ème principe est valable et démontré A NOTRE ECHELLE. Ailleurs, il ne peut être utilisé que comme une image.

[DanB]

Il y a quelques contradictions. Pourquoi l'augmentation de l'entropie refroidit-elle l'univers mais réchauffe la planète? Parce que le cas de la planète n'est pas aussi simple.

Si la température de la planète augmente, c'est parce que l'équilibre entre les pertes de chaleur et les gains a changé. Le CO2 dans l'atmosphère réduit les pertes. Ce n'est pas la combustion des fossiles qui augmente directement la température mais bien l'accumulation de CO2 dans l'atmosphère qui emprisonne le rayonnement solaire.

Je ne crois pas que l'ampleur présente du réchauffement climatique ait un impact notable sur le rendement des machines. En fait, les voitures consomment moins l'été que l'hiver...

Bien que l'on dégrade constamment l'énergie de l'univers, il faut faire attention de bien tenir compte d'un paquet de facteurs qui sont une combinaison parfois complexe des équations fondamentales.

[Albert_einstein09]

SAlut a tous

Tres interessant

Voici deux aplications du concept d'entropie à la cosmologie, l'un par Brian Greene, l'autre par Joseph Silk;

-Brian Greene:

Aux premiers instants de l'univers, l'entropie était extremement faible. Il était quasiment homogene, or dans nos expériences courantes, comme par exemple lorsqu'on laisse échapper un gaz dans une pièce, une répartition homogène du gaz dans la piece correspond à un état de haute entropie, mais cependant, dans cet exemple, la gravitation joue un role négligeable, contrairement aux premiers moments de l'univers dans lesquels la gravitation jouait un role considerable vue les densité énormes qui les caractérisaient.

Lorque la gravitation joue un role important, un état homogène correspond bel et bien à une basse entropie. Depuis ces premiers moments de basse entropie, celle ci n'a fait qu'augmenter conformément à la seconde loi de la thermodynamique, et l'univers actuel possède une entropie bien plus grande que l'univers jeune.

Les objets de l'univers possédant l'entropie maximale sont les trous noirs.

-Joseph Silk:

Les objets possédant l'entropie maximales sont les corps noirs. Or, l'univers jeune et opaque, avant la recombinaison, était un corps noir presque parfait.

Les premiers instants de l'univers possèdent donc une entropie extemement élever, et l'univers actuel qui contient des structures ordonnées tels que les galaxies et les étoiles possède une entropie beaucoup moins grande que lors de sa jeunesse.

Quid de la seconde loi de la thermodynamique? Il propose que beaucoup d'entropie a été absorbé et non redistribuer par des trous noirs.

Visiblement, ces deux scientifiques (l'un est un spécialiste de la théorie des cordes et un vulgarisateur assez renommer et l'autre un astrophysicien) se contredisent, l'un disant carrément le contraire de l'autre!

Alors qui a raison?

L'entropie de l'univers actuel est elle plus basse ou plus haute que que celle du jeune univers?

Est-ce-que se sont les trous noirs ou les corps noirs qui possèdent la plus haute entropie?


amicalement

[adhemar]

Il me semble que Joseph Silk se trompe.

Les objets possédant l'entropie maximales sont les corps noirs. Or, l'univers jeune et opaque, avant la recombinaison, était un corps noir presque parfait.

Dans cette affirmation, j'ai du mal à voir de quelle entropie il s'agit. De l'entropie de l'univers ? Un corp noir maximise effectivement l'entropie, mais l'entropie n'est pas nécessairement maximale pour un corps noir. Tout système thermodynamique à l'équilibre maximise l'entropie.

Les premiers instants de l'univers possèdent donc une entropie extemement élever, et l'univers actuel qui contient des structures ordonnées tels que les galaxies et les étoiles possède une entropie beaucoup moins grande que lors de sa jeunesse.

A nouveau, grosse confusion de la part de Silk, qui associe entropie et notion intuitive de désordre. Comme le fait remarquer Brian Greene, avec la gravitation, l'état qui maximise l'entropie est extrêmement ordonné au sens intuitif. Il s'agit de quelques trous noirs, orbitant les uns autour des autres *.

Alors qui a raison?

Plutôt Brian Greene.

L'entropie de l'univers actuel est elle plus basse ou plus haute que que celle du jeune univers?

Plus haute

Est-ce-que se sont les trous noirs ou les corps noirs qui possèdent la plus haute entropie?

La question ne fait pas vraiment sens. En choisissant des paramètres extérieurs de manière arbitraire, on devrait, il me semble, pouvoir rendre les deux entropies aussi grandes que l'on veut.

Voilà, j'espère que cela répond à tes questions....

Adhémar



* Encore que je ne suis pas sur que cela aie été prouvé rigoureusement.

[Albert_einstein09]

SAlut a tous

Merci adhemar

J'aime bien ton point de vue

Je vais te revenir avec une reponse


amicalement

[alex1234]

Sur Terre, on observe la même chose: l'utilisation des énergies fossiles longtemps conservées dans les profondeurs représentent des potentiels énergétiques énormes qui, une fois utilisés, font augmenter l'entropie de la planète.

c'est nimporte quoi, la terre n'est pas un systeme fermé.
le rayonnement du soleil lui apporte de l'energie thermique qui je te l'accorde fait augmenter l'entropie.
mais la terre elle meme rayonne de l'energie
et surtout les millions de réaction chimique qui on lieu sur terre permette de faire varier l'entropie. Avec tout ça il est tres dure de dire si l'entropie general augmente ou diminue.
Pour l'univers on peu négliger la chimie, mais pas pour la planete.

amicalement.

[adhemar]

Avec tout ça il est tres dure de dire si l'entropie general augmente ou diminue.

Euh, je pense que vous devriez relire vos cours de thermodynamiques... Il y a un truc qui s'appelle la 'seconde loi de la thermodynamique' qui pourrais vous intéresser

Adhémar

[Montecristo]

Salut les physiciens,

Je me demandais si quelqu'un pouvait m'expliquer une petite chose;

On dit qu'il est impossible de créer ou de détruire de l'énergie... elle change de forme... (et de qualité si on veut).

Ma question en regard de l'affirmation précédente, considérée, si vous le voulez, comme la première lois de la thermo, la voici:

Comment serait-il possible d'extraire l'énergie du vide sans violer ce principe. Si on suppose un système fermé, vide, le vide absolu... de l'énergie pourrait y apparraître comme ca, sans transfert de nulle part !!??

Je ne remet pas en question l'énergie du vide et la théorie s'y rattachant, mais voilà, c'est une question que je me pose et je me demandais si quelqu'un pouvais m'aider à m'expliquer cette expérience de pensée

Cette question me vient de réflexion à la suite de la lecture du post suivant
De Joe Physicien

J'admets cependant que l'énergie du vide existe, les fluctuations quantiques pourraient peut-être s'avérer un jour utilisables. Cependant, restons terre à terre. Nous devons apprendre à rectifier ces oscillations, ie, les orienter dans une direction particulière afin d'en retirer un flux générant un travail.

Merci d'avance!
Monty

[BeRReGoN]

Je suis complètement ignorant sur ce sujet mais en partant ce que je ne comprend pas c'est l'exemple du cube de glace.

Ok si le cube de glace fond et se transforme en flaque d'eau, la flaque d'eau est plus un désorde qu'un cube de glace? Si c'est la forme qui compte en quoi cet exemple prouve quoi que se soit? Si je laisse fondre un cube de glace dans un contenant en forme d'étoile, j'obtiendrai une flaque d'eau en forme d'étoile...

Si j'ai déja vu une flaque d'eau se transformer en cube de glace? oui si la flaque d'eau est dans un contenant pour faire des cubes de glace.

Alors l'univers était un gros cube noir qui fond tranquillement? Peut-être qu'il y a un être supérieur qui a oublié un cube de glace sur son comptoir!

Plus sérieusement, je ne comprend pas du tout l'exemple.

[curieux]

Comment serait-il possible d'extraire l'énergie du vide sans violer ce principe. Si on suppose un système fermé, vide, le vide absolu... de l'énergie pourrait y apparraître comme ca, sans transfert de nulle part !!??

Je ne remet pas en question l'énergie du vide et la théorie s'y rattachant, mais voilà, c'est une question que je me pose et je me demandais si quelqu'un pouvais m'aider à m'expliquer cette expérience de pensée

Cette question me vient de réflexion à la suite de la lecture du post suivant
De Joe Physicien

J'admets cependant que l'énergie du vide existe, les fluctuations quantiques pourraient peut-être s'avérer un jour utilisables. Cependant, restons terre à terre. Nous devons apprendre à rectifier ces oscillations, ie, les orienter dans une direction particulière afin d'en retirer un flux générant un travail.

Merci d'avance!
Monty

Je ne suis pas physicien mais je veux bien m'y coller.
Les fluctuations du vide quantique sont une réalité qui ne date pas d'hier, leurs mise en évidence date de la découverte de l'effet Casimir (1948).

Le problème est que même là on n'échapperait pas à la règle avec un hypothètique alignement qui ne ferait qu'apporter une force et non pas un flux d'énergie. En fin de compte, une machine basée sur cet effet ne serait rien de plus qu'un moteur d'un genre nouveau : il ne ferait que convertir une énergie mécanique en une autre, équivalente.

Apprendre à orienter les oscillations, ça ne veut rien dire, dans un aimant on fait la même chose avec l'orientation du spin de atomes de fer, ça n'a jamais fourni de l'énergie gratuite, mais seulement des moteurs et des générateurs à rendements bien plus proches de 100% que toutes les autres méthodes. Avec l'énergie du vide quantique on est aussi en plein dedans, on ne peut pas déroger à la règle, ce qu'on prend il faut le rendre.