Le paradoxe de Gibbs est un pseudo-paradoxe apparaissant lorsqu'on cherche à concilier la thermodynamique et la physique statistique. Il intervient lors du calcul de l'entropie de mélange de deux gaz parfaits. Il a été nommé d'après le physicien Willard Gibbs qui l'a découvert en 1861 dans l'application du théorème qui porte son nom. On retrouve la mention de ce paradoxe au chapitre 16 de son ouvrage paru en 1902.
Supposons une boîte divisée par une paroi mobile en deux compartiments de même volume . Dans un compartiment se trouve le gaz parfait A et dans l'autre le gaz parfait B. Les deux gaz sont à la même température et à la même pression . La loi des gaz parfaits ( est la constante de Boltzmann) induit que les deux gaz ont le même nombre de particules , ou encore la même densité .
On s'intéresse ici à l'évolution de l'entropie lorsqu'on retire la paroi mobile et que les deux gaz se mélangent. Selon que les gaz sont identiques ou non, on s'attend à obtenir deux résultats différents :
si les gaz A et B sont différents, le processus est irréversible, et d'après le deuxième principe de la thermodynamique, l'entropie doit augmenter ; en effet, lorsque l'on referme la paroi chacun des deux compartiments contient un mélange des deux gaz A et B : le désordre a augmenté ;
si les gaz A et B sont identiques, le processus est réversible, et l'entropie doit rester constante ; en effet, lorsque l'on referme la paroi, les deux compartiments contiennent exactement la même quantité de gaz qu'initialement : les situations avant ouverture de la paroi et après fermeture de la paroi sont identiques.
Bien que nous ayons considéré un cas très simple ici, ces résultats restent les mêmes pour plus de deux gaz et pour des volumes de compartiments (ou quantités de matière) non identiques.
Calculons l'entropie d'un gaz parfait en supposant que les particules de ce gaz sont discernables. Pour ce faire, calculons sa fonction de partition puis son énergie libre, ou énergie de Helmholtz, pour enfin en extraire son entropie .
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
This course provides a rigorous introduction to the ideas, methods and results of classical statistical mechanics, with an emphasis on presenting the central tools for the probabilistic description of
Ce cours est une introduction aux transformations de phases liquide-solide et solide-solide. Il aborde les aspects thermodynamiques et cristallographiques. Il traite principalement des matériaux métal
Ce cours présente la thermodynamique en tant que théorie permettant une description d'un grand nombre de phénomènes importants en physique, chimie et ingéniere, et d'effets de transport. Une introduc
Le paradoxe de Gibbs est un pseudo-paradoxe apparaissant lorsqu'on cherche à concilier la thermodynamique et la physique statistique. Il intervient lors du calcul de l'entropie de mélange de deux gaz parfaits. Il a été nommé d'après le physicien Willard Gibbs qui l'a découvert en 1861 dans l'application du théorème qui porte son nom. On retrouve la mention de ce paradoxe au chapitre 16 de son ouvrage paru en 1902. Supposons une boîte divisée par une paroi mobile en deux compartiments de même volume .
En physique statistique, la fonction de partition Z est une grandeur fondamentale qui englobe les propriétés statistiques d'un système à l'équilibre thermodynamique. C'est une fonction de la température et d'autres paramètres, tels que le volume contenant un gaz par exemple. La plupart des variables thermodynamiques du système, telles que l'énergie totale, l'entropie, l'énergie libre ou la pression peuvent être exprimées avec cette fonction et ses dérivées.
En physique statistique, un micro-état (appelé aussi configuration microscopique ou bien état microscopique) est la spécification détaillée d'une configuration microscopique d'un système. Le système visite ce micro-état au cours de ses fluctuations thermiques. Par contraste, le macro-état (appelé aussi configuration macroscopique ou encore état macroscopique) d'un système fait référence à ses propriétés macroscopiques, telles que la pression et la température.