Entropie et enthalpie

Bonjour,

L'Entropie : une mesure du désordre

Selon le site futura-sciences.com, l’entropie est bien une grandeur caractérisant le désordre d'un système. Mais cette notion de désordre peut sembler floue. Pour mieux comprendre, nous sommes allés chercher des explications dans des livres de la bibliothèque :

L’entropie, grandeur essentielle en thermodynamique, apparait comme une notion relativement abstraite. Il est difficile d’en donner une description physique sans se référer à l’aspect microscopique des systèmes. Si la température est un reflet de l’agitation des molécules d’un système, l’entropie témoigne, elle, du désordre moléculaire qui y règne. Un système est d’autant plus désordonné que la position de ses molécules est imprévisible. C’est ce qui explique que l’entropie d’un corps pur augmente quand on passe de l’état solide à l’état gazeux. A l’état solide, les molécules oscillent continuellement autour d’une position d’équilibre et leur possibilité de déplacement reste très limitée. La position des molécules peut alors, dans ce cas, être estimée avec une certaine précision. C’est tout le contraire que l’on observe pour l’état gazeux. Les molécules du système se déplacent de façon aléatoire, s’entrechoquent, ce qui rend difficile la prévision de leur position exacte
Source : Mini manuel de Thermodynamique, de Jean-Noël Foussard

Pour se faire une idée concrète des choses dès le départ, il sera utile de garder à l’esprit tout au long de ce chapitre que, alors que U est une mesure de la quantité d’énergie possédée par un système, S (l’entropie) est plutôt une mesure de la qualité de cette énergie : une entropie faible reflète une haute qualité ; une entropie élevée signifie une mauvaise qualité
Source : les 4 grands principes qui régissent l’univers, de Peter Atkins

Une mesure impliquée dans un principe fondamental de la Science

L’entropie est impliquée dans le second principe de la thermodynamique. Toujours selon, les 4 grands principes qui régissent l’univers, ce second principe revêt une importance majeure dans l’ensemble des sciences, et donc dans notre compréhension rationnelle du fonctionnement du l’univers. Il représente le fondement qui permet de justifier pourquoi telle ou telle transformation, quelle qu’elle soit, se produit. Ainsi, ce principe explique notamment pourquoi les moteurs fonctionnent et pourquoi certaines réactions chimiques se produisent. Futura-sciences.com va dans le même sens en expliquant que le second principe de la thermodynamique est un principe d'évolution, car il détermine jusqu'où et dans quel sens les différentes transformations de l'énergie du monde sont possibles. […]C'est une traduction compliquée de la constatation simple que tout système physique laissé à lui-même, comme un être vivant, tend à se désorganiser.

L'Enthalpie : une fonction pratique pour mesurer des apports de Chaleur à pression constante

Au contraire, l’Enthalpie n’est pas impliquée dans un principe fondamental. C’est plutôt un artifice de calcul comme l’atteste le Mini manuel de Thermodynamique : la fonction enthalpie […], sans rien apporter de fondamentalement nouveau au premier principe, constitue un outil de travail destiné à faciliter les calculs dans certains cas particuliers. Quand un système évolue à pression constante, par exemple, la quantité de chaleur est égale à sa variation d'enthalpie. L’Enthalpie est alors une fonction qui permet des calculs rapides. Une phrase du livre les 4 grands principes qui régissent l’univers résume bien l’intérêt de l’Enthalpie : cette fonction d’état révèle exclusivement la quantité d’énergie qui est libérable sous forme de chaleur.

Vous dites dans votre question que l’Enthalpie serait « une valeur pour laquelle l'eau se met à passer à l'état de vapeur ». Vous faites probablement référence à l’Enthalpie de Vaporisation, qui est une constante et non une fonction. C’est la différence d’Enthalpie entre 1 kilogramme (1 litre) d’eau liquide, et un kilogramme de vapeur d’eau, à pression constante. C’est donc aussi, étant donné les propriétés de la fonction Enthalpie, la chaleur nécessaire pour faire passer cette masse d’eau de l’état liquide à l’état gazeux. (source : Enthalpie de Changement d’Etat, Wikipédia). Il ne faut donc pas confondre l’Enthalpie (fonction) avec l’Enthalpie de Changement d’Etat (valeur fixe pour une réaction donnée).

Si ces explications ne suffisent pas à vous faire distinguer l’Entropie de l’Enthalpie, nous vous conseillons d’utiliser des moyens Mnémotechniques. Nous n’en avons pas trouvé « d’officiel » et vous en proposons un « maison » : Entropie avec un O comme Désordre ; Enthalpie avec un A comme Chaleur.

En espérant que ces explications vous aideront !

Bonne journée !