Petite réflexion d'un amateur qui y connait pas grand chose...

[Jacquouille.]

Bonjour à tous, je suis nouveau ici, j'espère juste que mon sujet est dans le bon coin du site.
Voila je me posais une petite question. Je n'y connais pas grand chose, aussi, dans la limite de votre possible, les explications les plus simples sont les bienvenues

Le soleil produit à la seconde 614 millions de tonnes d'Hélium (par la réaction nucléaire qui l'anime). Or on sait (merci internet d'ailleurs pour ça) que l'Hélium est un gaz qui, lorsqu'il se dilate (ou s'étendre, je sais pas le bon vrai mot) se réchauffe.

Du coup est-ce que ce serait possible que cette immense création d'hélium puisse expliquer en vraiment très grande partie la température chaude du soleil (les autres facteurs que l'on pense comme déterminant ne seraient en réalité que la seule conséquence de cette chose la) ? Ou alors a un plus faible niveau ?

J'attends vos réponses
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[Jacquouille.]

Personne pour partager un avis ?

[saint.112]

Bienvenue au club. Ce forum est en effet fait pour poser des questions et, pour ceux qui ont les réponses, pour donner des explications.
Ta question aurait été plus à sa place dans le forum Astronomie et Astrophysique qu'ici mais, à mon sens, ce n'est pas grave.
C'est une véritable question de cours fort élémentaire qui, de ce fait, demanderait des explications assez longues pour quelqu'un qui ne possède guère de bases en physique.
La chaleur du soleil, et donc sa luminosité, est essentiellement due aux réactions de fusion nucléaire des atomes d'hydrogène, les plus légers qui soient dans l'univers, en atomes d'hélium, d'une masse un cran au dessus. Cette fusion est extrêmement exothermique (productrice de chaleur).
Ce n'est pas la dilatation de l'hélium qui élève la température. La relation entre la température, la pression et le volume des gaz en général (et pas seulement de l'hélium) serait à elle seule une question de cours relativement longue, mais ce que tu en dis est faux.

Nico

[PIXEL]

hello , ouvre "poussières d'étoiles" de papy Hubert Reeves....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jacquouille.]

D'accord et merci pour la réponse. (elle m'a apporté les réponses que je cherchais)
Et enfin, une autre question, pas trop en rapport (quoi que)
Pensez vous que nous pourrions utiliser l'énergie du soleil en se rapprochant de se dernier tant que faire se peut (tant pour les limites en ce qui concerne la forte chaleur que les limites technologiques actuelles) dans la création d'électricité par exemple. Je veux dire par la, est-ce que plus on se rapproche du soleil et plus des panneaux photovoltaïques ou une station thermique produirait d'électricité ?

[Jacquouille.]

@PIXEL
Ce livre est-il accessible à tout le monde (je veux dire par la que mes seules "qualifications" scientifiques sont une terminale S, je suis en droit maintenant donc je suis néophyte en matière d'univers^^) ?

P.S. : Ta petite phrase concernant la politique est criante de vérité...

[saint.112]

Il y a déjà des projets pour des centrales à placer en orbite et qui renverraient l'énergie sur terre par des faisceaux de micro-onde. Ce n'est pas gagné d'avance.
Ton idée poserait plusieurs problèmes :

• On a déjà envoyé des sondes vers Mercure donc assez proche du soleil avec ensoleillement assez énergique, ce n'est donc pas infaisable de s'approcher du soleil, mais les équipements vieillissent assez vite.
• Les déplacements dans le système solaire (et dans l'espace en général) sont extrêmement couteux en énergie.
• Comment ensuite renvoyer l'énergie vers la terre ? Les distances sont colossales.
• Comment faire, si on y arrive, pour que le bilan économique soit positif ?

Il y aurait bien la Sphère de Dyson mais c'est de la plus pure science-fiction, laquelle a pour particularité de faire fi des contraintes, qu'elles soient technologiques, financières, scientifiques, humaines, etc. Donc ton idée est impraticable pour de multiples raisons. C'est bien dommage car en effet le soleil est un sacré réservoir d'énergie.

Si l'astronomie, et les sciences en général, t'intéressent tu aurais sans doute intérêt à rafraichir ce que tu as appris jusqu'à la terminale en physique et en chimie qui sont les clés pour comprendre tout ce qu'on lit dans ce domaine.

Nico

[vanos]

l'Hélium est un gaz qui, lorsqu'il se dilate (ou s'étendre, je sais pas le bon vrai mot) se réchauffe.

Du coup est-ce que ce serait possible que cette immense création d'hélium puisse expliquer en vraiment très grande partie la température chaude du soleil (les autres facteurs que l'on pense comme déterminant ne seraient en réalité que la seule conséquence de cette chose la) ? Ou alors a un plus faible niveau ?

J'attends vos réponses

Un gaz qui se réchauffe en se dilatant est en totale contradiction avec la loi de "Gay-Lussac" sur la thermodynamique des gaz, c'est de physique élémentaire.

[saint.112]

Comme je t'ai dit, Jacquouille, tu es le bienvenu sur ce forum dédié aux sciences. Je te recommande de lire attentivement la Charte du forum. Tu verras en particulier qu'il est fait pour poser des questions sur des points qu'on n'a pas compris ou pour chercher des sources sur un sujet donné et qu'il est tout à fait déconseillé de venir présenter des théories ou des hypothèses personnelles, surtout quand elles sont fondées sur la méconnaissance de certaines bases élémentaires de la physique. On a déjà vu des réactions pas très charitables.
Je te conseille donc à l'avenir de commencer par essayer de déblayer le terrain par toi-même. Wikipédia est très commode comme introduction sur n'importe quel sujet. Regarde donc les articles sur le soleil, et par extension sur les étoiles, sur les gaz, etc.
Comme te l'a rappelé Vanos, tu as dû apprendre au lycée les lois de Gay-Lussac. Tu as donc intérêt à rafraichir tes notions pour éviter ce genre de bévue.

Nico

[Jacquouille.]

Un gaz qui se réchauffe en se dilatant est en totale contradiction avec la loi de "Gay-Lussac" sur la thermodynamique des gaz, c'est de physique élémentaire.

Mais je viens de voir ça sur wiki : "Son coefficient Joule-Thomson est négatif à température ambiante, ce qui signifie que, contrairement à la plupart des gaz, il se réchauffe lorsqu'il peut se détendre librement. " a moins que se détendre ne signifie pas se dilater, dans ce cas la, une explication est bienvenue.

(surtout, ne prenez pas mes remises en question pour de l'pertinence, je me renseigne juste, et j'essaye d'apprendre)

saint.112 justement j'ai regardé quelques trucs sur wiki mais le problème c'est que au bout d'un moment ça parle chinois et justement, je cherche une explication assez humaine ici, voire quelques réponses a mes questions (ce que vous faites tous d'ailleurs assez bien ici, ce que je dois souligner)

[Jacquouille.]

Si l'astronomie, et les sciences en général, t'intéressent tu aurais sans doute intérêt à rafraichir ce que tu as appris jusqu'à la terminale en physique et en chimie qui sont les clés pour comprendre tout ce qu'on lit dans ce domaine.

Nico

Ca m'intéresse beaucoup, d'ou ma raison ici, le problème c'est que j'étudie autre chose... Donc si vous avez des livres à me conseiller, d'un niveau abordable sur toutes les sciences en général pour approfondir mes connaissances et éviter de venir pondre des boulettes ici, je suis preneur

[Carcharodon]

Salut,

Mais je viens de voir ça sur wiki : "Son coefficient Joule-Thomson est négatif à température ambiante, ce qui signifie que, contrairement à la plupart des gaz, il se réchauffe lorsqu'il peut se détendre librement. " a moins que se détendre ne signifie pas se dilater, dans ce cas la, une explication est bienvenue.

Si tu mets une citation, tu dois impérativement mettre son lien, sinon rien ne dit que tu ne l'a pas inventé et surtout, ça permet de trouver ou tu as fait une confusion.
C'est un principe élémentaire de conversation de forum, quelque soit la nature du forum et quelque soit le sujet : TOUJOURS citer ses sources (donc donner le lien).

[saint.112]

Mais je viens de voir ça sur wiki : "Son coefficient Joule-Thomson est négatif à température ambiante, ce qui signifie que, contrairement à la plupart des gaz, il se réchauffe lorsqu'il peut se détendre librement. " a moins que se détendre ne signifie pas se dilater, dans ce cas la, une explication est bienvenue.

Tu as raison, autant pour moi. C'est donc une exception que j'ignorais (et qui confirme la règle, bien entendu ).

saint.112 justement j'ai regardé quelques trucs sur wiki mais le problème c'est que au bout d'un moment ça parle chinois et justement, je cherche une explication assez humaine ici, voire quelques réponses a mes questions (ce que vous faites tous d'ailleurs assez bien ici, ce que je dois souligner)

Tu tombes justement sur le problème des amateurs avec les sciences (comme avec un certain nombre d'autres domaines du savoir). Par exemple, à la question : « Pourquoi le soleil brille-t-il ? » la réponse, fusion nucléaire, fait appel à un grand nombre de notions de base en physique-chimie qu'on ne peut pas expliquer en trois phrases dans le langage de tous les jours. Mais normalement elles font partie du bagage que tu as appris dans le secondaire.

surtout, ne prenez pas mes remises en question pour de l'impertinence, je me renseigne juste, et j'essaye d'apprendre

Tu as tout compris de la vie (sur le forum). Il est donc en effet souhaitable de ne pas avoir l'air “impertinent“, c'est à dire qu'il faut prendre soin que sa formulation n'apparaisse ni comme une remise en question des savoirs en vigueur ni comme une théorie personnelle, au risque de se faire clouer au pilori. Il ne s'agit pas d'un argument d'autorité comme dans les religions ou les philosophies où il est sacrilège de douter de la vérité officielle. C'est que la preuve et la démonstration scientifiques s'imposent d'elles-mêmes à tout le monde et que les remettre en question est un signe d'ignorance et d'arrogance qu'on trouve ici assez gonflant.
Comme a dit Carcharodon il est aussi recommandé de donner les sources.

Nico

[Jacquouille.]

Désolé pour l'absence de source, la prochaine fois que je parle en citant, je mettrais le lien pour valider.
Du coup, en sachant que l'Hélium se réchauffe lorsque il se dilate, pensez vous que ces 614 millions de tonne/seconde crées par le soleil puisse l'aider de quelque façon que ce soit a se la chauffer ?

P.S. : du coup je vous met ma source pour ça, c'est du tout cuit : http://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil (pour les notions "générales") et http://fr.wikipedia.org/wiki/Hélium (la par contre ça se complique, il y a quelques points que j'aimerais bien que on m'explique).

Aussi, si quelqu'un a quelques minutes à perdre ici pour m'expliquer le Coefficient de Joule-Thomson. Je comprends pas le fait qu'ils (wiki) parle d'une température d'inversion de -233,15°c à une pression de 1atm alors qu'il est dit nulle part pour quelle quantité d'Hélium.... Parce que normalement, plus y aurait d'Hélium qui se détendrait, et plus ça chaufferait non ?

Aussi merci a tous pour vos réponses

[Gilgamesh]

Du coup est-ce que ce serait possible que cette immense création d'hélium puisse expliquer en vraiment très grande partie la température chaude du soleil (les autres facteurs que l'on pense comme déterminant ne seraient en réalité que la seule conséquence de cette chose la) ? Ou alors a un plus faible niveau ?

Non, une étoile ne fonctionne pas comme ça.

Une étoile est chaude parce qu'elle est massive.

Un collage de repost divers pour essayer le retracer la logique de l'affaire...

On dit que les étoiles brûlent pour expliquer qu'elles brillent, que ce sont des boules de feu, mais cela donne une idée fausse de la nature réelle des phénomènes physiques qui s'y déroulent. Ce qui domine la vie d'une étoile c'est une chute perpétuellement arrêtée du gaz vers le centre. Pour les plus massives, cela ressemble à la situation du parachutiste à la sortie d'une tuyère à vent qui équilibre son poids grâce à la pression dynamique de l'air avec, dans le rôle de l'air, la lumière qui jaillit de ses profondeurs. Pour expliquer l'origine de cette lumière, à nouveau on invoque une combustion, de nature thermonucléaire, et à nouveau on passe à côté de l'essentiel. La combustion a lieu parce que l'étoile est chaude, et pas l'inverse. Elle n'est pas à l'origine de la température. En fait, la combustion thermonucléaire *refroidit* le coeur de l'étoile. On pense également qu'en brillant, l'étoile perd de l'énergie et se refroidit. Elle perd de l'énergie, en effet, mais cette perte *réchauffe* l'étoile. Les étoiles ont une capacité calorifique négative : en perdant des joules, elles gagnent des kelvins.

Pour expérimenter les concept, éjectons en masse du gaz dans l'espace. Ce gaz a une température T. Ses molécules ont chacune une énergie cinétique mv² de l'ordre de kT, k étant la cte de Boltzmann. Dans notre esprit, rien ne freinant ces molécules elles s'en vont à l'infini et c'est en effet ce qui se passe mais que se passe t'il quand on expulse VRAIMENT beaucoup de gaz ? Tout ce gaz représente une certaine masse M répandue dans un rayon R. Cette masse génère une force de gravité à sa surface de l'ordre de GM/R² et son énergie gravitationnelle est -GM²/R. Comme R est très grand (le gaz occupe des volumes immenses), la force est ténue et l'énergie correspondante à un travail contre cette force reste modeste. L'énergie gravitationnelle c'est l'énergie qu'il faut au gaz pour se libérer et partir à l'infini ou inversement, ce qu'il dégagerait s'il venait à s'effondrer sur lui même, ce qui ne va pas tarder. Car cette force pour petite qu'elle soit rappelle inexorablement les molécules vers le centre, c'est à dire qu'elle diminue la vitesse d'expansion vers l'extérieur. Tant que la vitesse dite thermique est supérieure à la vitesse de libération du nuage, c'est à dire à la vitesse nécessaire pour s'extraire à tout jamais de l'attraction pesante, le nuage reste un système libre. Mais pompons ferme et continuons d'augmenter la masse du nuage. La vitesse de libération est racine(GM/R). A comparer avec la vitesse thermique : nous avons vu que mv²=kT, soit v=racine(kT/m). Dès que GM/R > kT/m, c'est à dire que la vitesse de libération excède la vitesse thermique, alors le nuage forme un système lié : plus rien ne peut s'en échapper. Et s'il commence à faire le chemin inverse, sous l'effet de cette force ? Alors R diminue et la force en GM/R² augmente. Ce qui accélère l'effondrement. Dès lors, plus rien ne peut arrêter le processus : a star is born \o/.

L'énergie gravitationnelle est devenue fortement négative. R petit implique en effet que les particules sont proches les unes des autres, qu'elles s'attirent fortement et qu'il faut dépenser une grande quantité d'énergie pour les séparer, cad pour aller contre la pesanteur. Symétriquement, tout mouvement allant dans le sens de la gravité, une chute, une diminution du rayon, dégage beaucoup d'énergie. Alors pourquoi le nuage de gaz en s'effondrant s'arrête t'il à ce diamètre, pourquoi R ne s'annule t'il pas tout de suite, vu que c'est de plus en plus rentable sur le plan énergétique ?

Pour contrer cette chute on a :

* la pression hydrostatique, celle que l'on connait. Par exemple celle qui est à l'oeuvre dans un amortisseur à gaz. Elle est proportionnelle à l'énergie des particules, kT, que multiplie leur densité volumique, n. P = nkT. Un point d'importance : n est la densité de particules *libres* par unité de volume, c'est à dire capable d'acquérir un mouvement, donc une énergie, indépendament de toute autre. Si on prend de d'hydrogène atomique, n double brutalement quand le gaz s'ionise parce que le gaz se trouve formé de deux particule libres, l'électron et le proton au lieu d'un seul atome formé des deux particules liées. Pour évaluer cet aspect, on utilise le poids moléculaire moyen µ = rho/nm avec rho la masse volumique (en kg/m3) et m la masse du proton. Pour de l'hydrogène atomique (H) µ = 1. Quand il s'ionise µ = 1/2. µ représente en quelque sort l'efficacité avec laquelle un gaz transforme son énergie thermique en pression. Plus il est formé de particules légères, mieux c'est.

La pression à laquelle le gaz doit faire face augmente avec la profondeur. L'augmentation est dP/dr = -GM.rho/r² avec M la masse de gaz à l'intérieur de r et rho sa masse volumique. Une masse divisée par un volume c'est en M/R³. Si on intègre l'expression de r=0 à R, la pression au centre est en GM²/R⁴. Pour faire face à cette pression, on reprend ce qui précède P=nkT et en insérant l'expression de µ à la place de rho on a T = Gµm/k * M/R, ce qui calcul fait donne T ~ 10 MK pour M= 1 masse solaire, R=1 rayon solaire et µ=0,6.

Autrement dit, pour résister à la pression de sa gravité, le gaz est porté à des millions de degrés. C'est POUR CELA que les étoiles sont chaudes au centre et uniquement pour cela. Une étoile qui ne transmettrait aucune énergie dans son enveloppe resterait chaude au centre et froide en périphérie, in vitam eternam. On voit également que si l'étoile perd de l'énergie gravitationnelle (R diminue) alors T augmente : elle se réchauffe quand son énergie diminue.

* la pression de rayonnement P_r, qui est en T⁴. Si on reprend l'expression de T qui précède, Pr est en M⁴/R⁴. Or on a vu que la pression thermique est en M²/R⁴. Le ratio des deux, P_r/P ~ M². Cela signifie que plus une étoile est massive, plus la pression de rayonnement prend le pas sur la pression thermique "classique". D'où l'image d'une étoile très massive portée sur un lit de lumière.

* la pression de dégénérescence. Au delà d'une certaine pression, la nature de la force qu'oppose la matière est de nature purement quantique et proportionnelle à la seule densité de particules libres P~n^5/3. Elle ne dépend plus de la température.


Ces 3 pressions gouvernent la vie de l'étoile.

Et les réactions thermonucléaires alors ? Elles viennent stabiliser l'édifice, pourrait on dire. L'édifice pour fonctionner a besoin on vient de le voir d'assigner une température décroissante depuis le centre vers la surface. Or, la chaleur, c'est la loi, s'écoule des sources chaudes vers les sources froides. Arrivé à la surface, elle ne repart pas dans l'autre sens... pfuit elle est rayonnnée dans l'espace et perdue. Il faut donc en permenence chauffer la base pour maintenir le gradient.

Mais les réaction thermonucléaires ont un thermostat assez délicat. En deçà de 15 MK (chaine proton-proton) elles produisent de l'énergie en raison de T⁴. Au delà le cycle CNO s'enclenche et il en produit en raison de T¹⁶ ! Or la température, on l'a vu, est fixée par M/R, donc pas le choix. Pour les grosses étoiles, les réactions nucléaires fournissent bien trop d'énergie et ce "surplus", sous forme de pression radiative, va 'souffler' l'enveloppe de l'étoile, augmentant au passage son rayon jusqu'à établir un équilibre stable.

En outre, la combustion thermonucléaire produit de l'hélium, de masse nucléaire 4m. Autrement dit, les particules libres se collent entre elles au cours de la cuisson, ce qui augmente le poids moléculaire moyen µ qui passe d'une valeur initiale 0,5 (H ionisé) à 2 (hélium pur) au cours de la vie de l'étoile. Or T est proportionnel à µ et augmente donc en conséquence. Ce qui en retour a) augmente le taux des réactions nucléaires b) permet à d'autres réactions, encore plus "collantes" de s'enclencher. Aie. Et enfin, pour finir, la densité du coeur ayant augmenté à volume constant, sa gravité est plus élevée et il se contracte, augmentant en retour sa pression et sa température d'équilibre.

[Jacquouille.]

Merci pour l'explication, j'ai pas tout compris mais j'ai déjà appris certaines choses