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La thermodynamique est une science relativement jeune. Elle a pris naissance au xixe siècle sous la forme d'une discipline embrassant l'étude de toutes les transformations qui s'accomplissent à notre échelle (phénomènes macroscopiques), c'est-à-dire aussi bien les changements d'états physicochimiques que les changements de positions seuls envisagés en mécanique. Elle concerne à la fois les systèmes dits ouverts, parce qu'ils peuvent échanger de la matière et de l'énergie avec le milieu extérieur, les systèmes fermés, qui n'échangent que de l'énergie avec le monde ambiant, et les systèmes isolés, privés de tout échange.

Elle repose sur deux propositions fondamentales. L'une, appelée premier principe de la thermodynamique, introduit le concept d'énergie et exprime une propriété de conservation impliquant que l'énergie, considérée sous toutes ses formes, doit rester constante au cours de la transformation d'un système isolé. L'autre, appelée second principe, introduit le concept plus subtil d'entropie et exprime une propriété d'évolution impliquant que, dans un système isolé, l'entropie ne peut que croître, ou demeurer constante à l'état d'équilibre.

La principale originalité du second principe repose précisément sur cette propriété d'évolution, nécessairement associée à la direction du temps. Les travaux de L. Boltzmann (1844-1906), en théorie des gaz, relatifs à ce même concept d'entropie, interprété du point de vue mécanique à l'échelle moléculaire, ont permis d'assimiler la notion d'accroissement d'entropie à l'évolution ordre → désordre qui caractérise tout système isolé. Mais, en dépit de ce résultat dont l'influence sur le développement ultérieur de la thermodynamique fut considérable, la conséquence la plus directe fut l'élaboration d'une discipline macroscopique autonome, applicable aux systèmes complexes, comportant le concept d'irréversibilité, ayant son génie propre, en accord avec celui de la mécanique mais toutefois distinct sous le rapport de ses principes fondamentaux.

Ludwig Boltzmann

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Physicien et philosophe des sciences, Ludwig Boltzmann (1844-1906) a laissé de nombreux théorèmes, lois et équations qui portent son nom. 

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  • : professeur émérite de la faculté des sciences à l'université de Bruxelles, président d'honneur de l'Institut international du froid, membre de l'Académie royale

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Pour citer l’article

Paul GLANSDORFF, « THERMODYNAMIQUE - Vue d'ensemble », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermodynamique-vue-d-ensemble/