Bilan énergétique de l'Univers

[invite1ec00046]

Bonjour,

Peut-on considérer l'Univers comme une enceinte adiabatique ?

Merci !

B.
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[Coincoin]

Salut,
Bizarrement, le terme le plus gênant dans ce que tu dis ne me semble pas être "adiabatique" mais "enceinte"...

[Amethyste]

j'ai envie de dire qu'à priori on n'en sait rien car répondre à cette question suppose de savoir si l'univers est fermé ou infini il me semble (en tout cas intuitivement).

A ma connaissance la question n'est pas encore tranchée? Quelqu'un a t'il des informations?

[alain_r]

Bonjour,

Peut-on considérer l'Univers comme une enceinte adiabatique ?

Merci !

B.

L'evolution de la densite d'energie de l'univers dans un volume comobile donne (cad a nombre de particules non relativistes contanst) suit la loi

dU = -PdV

Si l'on ecrit les equations usuelles de la thermodynamique sous la forme

dU = delta W + delta Q,

ou delta W = - P dV est le travail "recu" (terme vague dans ce contexte !) et ou delta Q represente la chaleur recue par le systeme, alors on a delta Q = 0, ce qui peut etre vu comme un systeme adiabatique. En particulier, dans un gaz de rayonnement, la densite d'entropie decroit en T^3, mais le volume croit en 1/T^3 (T est la temperature, qui decroit au cours du temps), donc l'entropie portee par ce rayonnement et contenue dans un volume qui suit l'expansion (on parle de volume comobile) est constante.

Ce genre de consideration est utilise pour calculer de combien se "rechauffe" le fluide de photons dans l'univers primordial du fait de l'annihilation electrons positrons aux alentours de la temperature de 0,5 MeV. (en pratique la temperature decroit toujours au cours du temps, mais plus lentement que la loi habituelle pendant le temps de cette annihilation.)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1ec00046]

Salut,
Bizarrement, le terme le plus gênant dans ce que tu dis ne me semble pas être "adiabatique" mais "enceinte"...

Bonjour,

Oui, le terme "système adiabatique" semble mieux coller, comme le souligne alain_r.

B.

[inviteea8de974]

bonsoir

moi aussi j'aime beaucoup l'astronomie depuis fort longtemps et je voulais savoir si elle pour vous une passion ou l'avez vous étudié ?

merci .

[Coincoin]

Quel rapport avec la discussion ?
De plus le sujet a été discuté à plusieurs reprises dans la rubrique "Orientation".

[Amethyste]

je vais un peu insister, mais sauf erreur de ma part les lois de la thermodynamique s'appliquent à un système fermé.

faudrai donc pour être complet préciser ce que l'on entend par système fermé dans le cas de l'univers. si celui-ci est par exemple infini, est-ce que cela a un sens d'ailleur?

[invite1ec00046]

Bonjour,

Il me semble en effet que le problème soit là.
Quand on parle d'ence... de système adiabatique, on sous-entend un "dedans" et un "dehors" sans échange thermique (ponts).

Rapporté à l'Univers, reste à définir, tout d'abord s'il y a un "dehors", ce qui, avouez le, est difficilement argumentable.

Reste que le paralèlle est interressant quand on compare le comportement de l'Univers, sa densité (sujet déjà discuté sur FS), et celui d'un trou-noir. Dans ce cas précis (le trou-noir), nous sommes (heureusement ?) "dehors".

La similitude entre le TN et l'Univers concerne-t-elle aussi le bilan énergétique ? Le TN se comporte t'il, au dela de son horizon comme un système adiabatique ?

B.

[alain_r]

je vais un peu insister, mais sauf erreur de ma part les lois de la thermodynamique s'appliquent à un système fermé.

faudrai donc pour être complet préciser ce que l'on entend par système fermé dans le cas de l'univers. si celui-ci est par exemple infini, est-ce que cela a un sens d'ailleur?

Bof. En mécanique des fluides, rien n'empêche de faire un bilan thermodynamique sur un élément de fluide, qui n'a strictement rien d'un système "fermé". D'ailleurs le premier principe parle bien du travail reçu par un système, ou de la chaleur reçue par celui ci. Il y a donc bien échange avec "le reste" (càd son environnement). Je ne vois pas bien où se situe votre problème.

[mariposa]

je vais un peu insister, mais sauf erreur de ma part les lois de la thermodynamique s'appliquent à un système fermé.

Voir réponse de Alain_r.

faudrai donc pour être complet préciser ce que l'on entend par système fermé dans le cas de l'univers. si celui-ci est par exemple infini, est-ce que cela a un sens d'ailleur?

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Effectivement si l'Univers est infini, il est impossible de définir un système fermé ce qui pose des problèmes de principe. On ne peut pas définir un ensemble microcanonique et donc tout ce qui en découle.
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En pratique on doit pouvoir s'en tirer avec une question d'homogénéité.

[alain_r]

Voir réponse de Alain_r.


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Effectivement si l'Univers est infini, il est impossible de définir un système fermé ce qui pose des problèmes de principe. On ne peut pas définir un ensemble microcanonique et donc tout ce qui en découle.
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En pratique on doit pouvoir s'en tirer avec une question d'homogénéité.

L'homogénéité ne rentre même pas en ligne de compte. On peut toujours effectuer un raisonnement thermodynamique sur un élément de fluide de petite taille. C'est d'ailleurs ce que l'on fait tout le temps en mécanique des fluides ! Le fait que l'univers soit homogène ne fait que simplifier la discussion : ce qui est vrai ici est aussi vrai ailleurs.

[mariposa]

L'homogénéité ne rentre même pas en ligne de compte. On peut toujours effectuer un raisonnement thermodynamique sur un élément de fluide de petite taille. C'est d'ailleurs ce que l'on fait tout le temps en mécanique des fluides ! Le fait que l'univers soit homogène ne fait que simplifier la discussion : ce qui est vrai ici est aussi vrai ailleurs.

Bien sur que l'on peut écrire des équations locales d'une particule fluide, et donc pour toutes les particules fluides. Le problème est que pour résoudre concrétement le problème (cad intégrer les équations) il faut connaitre les sources du mouvement et les conditions aux limites ce qui pose une difficulté intrinsèque pour un système d'extension infinie. Considérer le milieu homogène peut-être une parade à ce genre de difficultés.