Introduction

La thermodynamique est une science du macroscopique, manipulant de vastes ensembles de molécules, aux frontières parfois arbitraires et mouvantes, sous le nom commode mais abscons de « systèmes ». Elle requiert donc une analyse complète et circonstanciée des systèmes et des relations qu’ils entretiennent avec tout ce qui leur est extérieur. C’est la première difficulté à surmonter. Surtout, pour étudier les transformations de ces systèmes, mécaniques et thermiques, voire chimiques ou électromagnétiques, elle a recours à deux concepts qui, s’ils ont investi le vocabulaire courant, n’en restent pas moins très abstraits : « l’énergie » et « l’entropie ». On peut ressentir les effets de la pression ou de la température qui interviennent dans l’énergie et l’entropie, mais ces dernières, quant à elles, n’ont rien de sensible. Que la définition moderne de l’énergie et celle de l’entropie datent seulement du milieu du XIXe siècle suffit à montrer que ces grandeurs physiques sont le résultat d’un long travail de maturation chez les scientifiques. Aujourd’hui pourtant, dans la compréhension que les humains ont du monde et de son évolution, l’énergie et l’entropie jouent un rôle crucial. C’est qu’elles sont associées aux deux lois fondamentales de la nature, ou dans un  autre sens de la définition de la thermodynamique qui est une discipline transversale de la physique, qui traite des transformations de l'énergie sous toutes ses formes. Elle est fondée sur deux principes fondamentaux : le premier principe énonce de façon très générale la conservation de l'énergie : l'énergie peut être stockée par un système sous forme d'énergie interne ou d'énergie cinétique, et peut être échangée avec l'extérieur sous la forme de travail ou de chaleur ; le second principe de la thermodynamique traite de l'évolution des systèmes, en introduit la notion essentielle d'entropie. La conjonction des deux principes permet de définir de façon très rigoureuse des conditions d'équilibre d'un système, c'est-à-dire l'état vers lequel il évoluera en fonction des conditions extérieures qui lui sont imposées.