Journal de thermodynamique et de catalyse
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Abstrait

L'épicatalyse dans un système mécanique-gravitationnel simple : un paradoxe de deuxième loi ?

Jack Denur

La catalyse est généralement interprétée comme facilitant l'atteinte de l'équilibre plus facilement et plus rapidement, ou parfois moins (anticatalyse), mais pas comme une modification de la position d'équilibre, c'est-à-dire comme une modification de la constante d'équilibre K _eq . En effet, on affirme parfois que si la catalyse pouvait modifier K _eq , elle pourrait alors être utilisée pour violer la deuxième loi de la thermodynamique. Néanmoins, des cas dans lesquels la catalyse modifie K _eq sont connus. Cela a été surnommé épicatalyse. Une violation de la deuxième loi via l'épicatalyse est exclue si cela coûte au moins autant de travail pour restaurer le catalyseur (plus précisément, l'épicatalyseur) à son état initial que ce qui peut être produit par la modification de K _eq qu'il peut atteindre. Dans la plupart des cas d'épicatalyse, cela coûte au moins autant de travail, généralement plus de travail, pour restaurer le catalyseur (plus précisément, l'épicatalyseur) à son état initial que ce qui peut être produit par la modification de K _eq qu'il peut atteindre. Cependant, des systèmes et des processus impliquant une épicatalyse ont récemment été étudiés pour lesquels cela pourrait ne pas être vrai, et donc qui pourraient remettre en cause la deuxième loi. Dans cet article, nous étudions un système dans lequel la catalyse modifie K _eq , mais dans lequel, au moins à première vue, il semble y avoir au moins en principe un coût thermodynamique nul et un travail nul requis pour le retrait et la réinsertion de la catalyse. Étant donné que les systèmes et les réactions chimiques peuvent être complexes, dans cet article, nous étudions plutôt un système mécanique-gravitationnel simple qui peut servir à illustrer les principes de manière plus transparente. Ce système est constitué d'une particule de gaz (par exemple, une molécule, une particule brownienne, etc.) capable de se déplacer à l'intérieur et entre deux puits de potentiel gravitationnel séparés par une barrière, dans un champ gravitationnel uniforme.