Le Mouvement Perpetuel

Premier principe :

D’après ce principe, l’énergie d’un système fermé (système qui comprend une quantité de matière invariable) se conserve. Elle ne peut être créée ou détruite.

Dans le cas des machines à mouvement perpétuel, le mouvement mécanique entraîne la transformation d’énergie sous d’autres formes, notamment la chaleur.

Soit U la quantité d’énergie créée par un système

Les variations de cette variable dépendent des échanges d’énergie sous forme de travail échangé avec le monde extérieur ,énergie mécanique W, ou transfert d'énergie thermique Q.

Le premier principe s’exprime donc de cette manière : U = W + Q ( W et Q en joules)

Le premier principe n’est donc qu’un principe de conservation d’énergie, l’énergie isolée d’un système fermé est constante. Pour ce système, ici une machine a mouvement perpétuel, subissant des transformations ou effectuant un cycle on a U = 0

Exemple illustrant le premier principe :

Lors du balancement d’un pendule, celui-ci va faire bouger des molécules d’air, et va ainsi les chauffer. Une partie de son énergie cinétique est donc transformé en énergie thermique. Cette énergie thermique va remplacer petite à petit l’énergie cinétique car il y a conservation d’énergie. Le pendule finira donc par s’arrêter car l’énergie cinétique de départ va être totalement transformée.

Deuxième principe :

Le deuxième principe est lié à la notion d’entropie. Voyons tout d’abord une définition de l’entropie en thermodynamique : L’entropie est le nom donné par Rudolf Clausius (physicien allemand qui a travaillé sur la thermodynamique) en 1865 à l’état de désordre des molécules dans un système. L'entropie est une fonction d'état. Le rapport Q/T ( Q la chaleur, T la température) est la variation de l'entropie dans un système. Plus l’entropie d’un système est élevée plus ses molécules sont désordonnées, et donc incapables de produire des effets mécaniques, c’est donc de l’énergie inutilisable car ces molécules ne permettent pas l’obtention d’un travail.

« 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. »

Or c’est la chaleur qui crée l’entropie, nous rejoignons donc le premier principe qui évoque la perte d’énergie sous forme thermique.

Conséquences du deuxième principe :

La chaleur ne peut passer spontanément d’une source froide vers une source chaude.

En effet, si on met en présence 2 corps de température différente, la différence de température rend l’état instable. La chaleur va alors passer spontanément du corps chaud vers le corps froid jusqu’à ce que les 2 corps soient à la même température. On aura alors atteint un équilibre et une entropie maximale.

Un corps ne peut passer d’un état de désordre à un état d’ordre sans intervention extérieure. La chaleur (qui crée l’entropie) ne peut se transformer en autre forme d’énergie sans l’intervention d’une autre source d’énergie : Un réfrigérateur a besoin d’énergie pour compresser un gaz dont la détente le refroidira. Il lui serait impossible de compresser le gaz sans aucune consommation d’électricité.