Principes de la thermodynamique  

    La thermodynamique est un domaine de la physique qui étudie les relations entre la température et les phénomènes mécaniques. La thermodynamique peut se définir de deux façons : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. Ces deux principes sont les plus importants. Il existe un troisième principe, qui est très controversé, ainsi que le principe zéro, qui est à la base de la thermodynamique. Dans le cadre de notre TPE, nous n’étudierons que les deux premiers principes.

1er principe :
    Le premier principe s’énonce ainsi : « Au cours d’une transformation quelconque d’un système fermé, la variation de son énergie est égale à la quantité d’énergie échangée avec le milieu extérieur, sous forme de chaleur (énergie thermique) et sous forme de travail. »
  
 Cela signifie que l'énergie est toujours conservée ; elle ne fait que se transformer. Elle ne peut pas se perdre et on ne peut pas créer d’énergie à partir de rien. On peut donc dire que ce principe est un principe de conservation. Comme l'a énoncé Antoine Laurent de Lavoisier, chimiste français (1743-1794) :

"Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme."

    La simple idée d’un mouvement perpétuel qui produit de l’énergie est contraire à ce principe. En effet, une machine à mouvement perpétuel de type 2 doit produire plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Selon ce principe, on ne peut pas créer d’énergie à partir de rien. Donc, d’après le premier principe de la thermodynamique, le mouvement perpétuel est impossible.

2ème principe :
    Ce principe a été énoncé pour la première fois par Sadi Carnot, ingénieur français, en 1824. Depuis, il a été reformulé par de grands scientifiques.
   
    Le deuxième principe s’énonce ainsi : « Toute transformation d’un système thermodynamique s’effectue avec augmentation de l’entropie globale incluant l’entropie du système et du milieu extérieur. On dit alors qu’il y a création d’entropie. »

Pour expliquer le second principe, il faut définir la notion d'entropie : 

Entropie : n.f. « En thermodynamique, grandeur qui permet d'évaluer la dégradation de l'énergie d'un système (L'entropie d'un système caractérise son degré de désordre) » (Définition du Petit Larousse Illustré 2011).

    Cela signifie que si l’entropie augmente, le désordre augmente lui aussi. Or, comme l’expose le second principe, pour faire une transformation d’un système thermodynamique, l’entropie doit augmenter (ou au moins rester constante), elle ne peut pas diminuer. Par ailleurs, l'entropie est maximale lorsque le système est en équilibre.
    On peut imaginer que si l’entropie diminuait, on pourrait diminuer la température d’un milieu. Pour que l’entropie du système diminue, il faut que l’entropie du milieu extérieur augmente plus fortement (l’augmentation compense la diminution), de telle sorte que l’entropie globale augmente. Ainsi, ce principe montre-t-il que le système dépend du milieu extérieur.

    Le second principe de la thermodynamique est donc un principe d'évolution. Il limite le nombre de transformations chimiques puisqu’il montre quelles transformations sont possibles ou non.
   
    Le premier principe nous apprend que la quantité totale d’énergie dans l’univers est constante, alors que le second principe démontre que la quantité totale d’énergie utile diminue constamment.

    Selon le second principe, le mouvement perpétuel dépend du milieu extérieur. Il ne serait dans ce cas pas autonome, ce qui remet en cause le fait qu’il soit perpétuel.