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Concept
Thermodynamique hors équilibre
Résumé
La thermodynamique hors équilibre est le domaine de recherche étudiant les phénomènes de relaxation et de transport au voisinage de l'équilibre thermodynamique. Il s'agit là de phénomènes dissipatifs donc irréversibles, liés à une augmentation de l'entropie.
Les méthodes présentées ici relèvent de la thermodynamique proprement dite, qui permet de donner les lois caractérisant un phénomène.
Ces phénomènes sont également décrits par la théorie cinétique qui, au-delà de la physique statistique décrivant un milieu à l'équilibre, permet d'accéder aux lois de transport et de relaxation et de plus à l'expression des coefficients présents dans celles-ci par passage du niveau cinétique au niveau continu. Ces méthodes sont les méthodes statistiques de la physique statistique hors d'équilibre, la méthode des moments et celle des développements asymptotiques dans le cas de la méthode de Chapman-Enskog pour un gaz.
Le domaine remonte aux travaux de Joseph Fourier sur la conduction thermique (1822).
Par la suite et jusqu'à la fin du la thermodynamique va voir un extraordinaire développement avec les travaux de Rudolf Clausius qui établit la seconde loi de la thermodynamique et introduit la notion d'entropie en 1862.
Josef Stefan établit en 1871 la loi de diffusion dans un milieu comportant plusieurs espèces.
Pierre Duhem et Willard Gibbs (1875-1878) introduisent la notion de potentiel thermodynamique.
Pierre Curie (1894), Lars Onsager (1931) et Hendrik Casimir (1945) établissent les propriétés existantes dans tous les systèmes thermodynamiques linéaires à partir des propriétés d'invariance ou de symétrie de ces systèmes.
Ces travaux culminent avec Ilya Prigogine et ses travaux sur les structures dissipatives. L'histoire plus récente est surtout celle des théories statistiques et des formulations variationnelles du problème.
La base du raisonnement est le postulat suivant lequel les états d'équilibre d'un système isolé sont décrits au niveau macroscopique par un certain nombre de variables extensives (conservatives) , représentées par leur densité volumique .
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