Pourquoi le café refroidit toujours
Exercice · niveau 2 · thermodynamique (MPSI), chapitre 6 — Deuxième principe et bilans d'entropie
Énoncé
Une tasse de café chaud, posée dans une pièce, refroidit ; jamais on ne voit une tasse tiède se réchauffer spontanément en refroidissant la pièce.
- Les deux scénarios respectent-ils le premier principe (conservation de l'énergie) ?
- Lequel est interdit par le deuxième principe, et pourquoi ?
- Qu'est-ce qui distingue physiquement le « passé » du « futur » ici ?
Corrigé
1. Oui : dans les deux sens, l'énergie cédée par l'un est reçue par l'autre. Le premier principe ne départage pas.
2. Le scénario « le café se réchauffe » exigerait un transfert du froid vers le chaud avec (ensemble café+pièce isolé), impossible. Seul le refroidissement () est permis.
3. La création d'entropie oriente le temps : le futur est le sens où de l'ensemble isolé augmente. C'est la « flèche du temps » thermodynamique.
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