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Variation d'entropie

Posté par
Lantean
26-03-21 à 11:30

Bonjour,

Dans un exercice, on propose de calculer l'entropie formée par l'échange de chaleur entre une certaine quantité d'eau chaude et l'atmosphère, plus froid.

Je calcule la variation d'entropie de l'atmosphère formée en utilisant la formule Q=mc \Delta T, car je sais la quantité de chaleur reçue par l'atmosphère est l'opposée de celle cédée par l'eau.
Puis je fais la même chose avec l'eau.

La correction utilise la même formule pour l'atmosphère mais intègre la forme différentielle de la formule,  \delta Q=mc*dT, pour trouver au final un résultat différent de 7% avec mes calculs (je vous passe les applications numériques).
Pouvez-vous me dire pourquoi ils ont intégré ?

En vous remerciant pour votre aide,

Lantean

Posté par
vanoise
re : Variation d'entropie 26-03-21 à 11:47

Bonjour
Tes questions sont un peu vagues.  Peux-tu fournir un énoncé complet du problème ainsi que ce que tu as fait  ?

Posté par
Lantean
re : Variation d'entropie 26-03-21 à 11:55

Très bien,

Une baignoire contenant 200 ℓ d'eau à 60°C se refroidit au contact de l'atmosphère à 20°C. Calculer la variation d'entropie de l'atmosphère puis celle de l'eau. (Chaleur massique de l'eau : 1 Cal.g-1.K-1).
Quelle est l'entropie formée ? (On rappelle que 1 Cal = 4,18 J).


Calcul de la variation d'entropie de l'eau selon moi :
\Delta S_{eau}= Q_{eau]/T_{eau}

Selon la correction :
 ds_{eau}  = \delta Q=mc*dT/T
on obtient  \Delta S{eau} = mc*ln(T_{air}/T_{eau})

Pourquoi ne pas utiliser la même formule; pourquoi intégrer ?

Posté par
Lantean
re : Variation d'entropie 26-03-21 à 11:56

Faute de frappe c'est dS_{eau}=\delta Q/T

Posté par
vanoise
re : Variation d'entropie 26-03-21 à 12:18

C'est ton corrigé qui a raison. La formule que tu utilises supposerait l'évolution réversible et isotherme.
Ici l'évolution de l'eau n'est pas isotherme et n'est pas non plus réversible car la température initiale de l'eau est très différente de la température de l'atmosphère qui se comporte ainsi en thermostat. Heureusement, l'entropie est une fonction d'état. On peut donc calculer la variation d'entropie en imaginant un chemin fictif réversible allant du même état initial au même état final. On imagine donc que l'eau est mise en contact successivement avec une infinité de thermostats ayant des températures : 60-, 60-2, 60-3, ...,20 (en °C) ; est une valeur suffisamment faible pour que l'on puisse, au premier ordre près considérer l'évolution réversible.
Pour plus de précision, tu peux consulter la fiche suivante, en particulier les paragraphes 2,3 et 4. L'exercice corrigé paragraphe 5.1 est très proche du tien.
Deuxième principe de la thermodynamique

Posté par
Lantean
re : Variation d'entropie 26-03-21 à 12:19

Merci bien !



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