Température, paroi et statistique

[invite7408805d]

Bonjour,

J'ai besoin de quelques conseils en ce qui concerne la température à l'échelle atomique.

Un gaz à température ambiante présent sur une paroi annule toutes les forces latérales sur un plan macroscopique. Qu'en est-il avec une paroi composée d'une série de pentes {5° sur qqes pm puis 90°} par exemple (pente douce et pente raide) ? J'ai fait un petit croquis, le cercle représente le gaz, donc les décalages de pentes sont très faibles (inférieur à l'atome)

Une zone de l'espace ne devient plus accessible sur la pente douce et sur la pente raide. Par conséquent, comment la force globale s'annule car une perte d'espace sur la pente raide ne correspond pas en énergie à la perte d'espace sur la pente raide ?

Un autre soucis est la pente du point d'impact (j'ai exagéré sa taille, il faut l'imaginer très petite) sur la pente raide qui n'est plus à 90°, comment les forces s'annulent-elles sur le plan macroscopique ?

Ici, j'ai dessiné les pentes rectilignes dans la réalité elles sont composées d'atomes (partie circulaire) mais je pense qu'on doit retrouver les mêmes caractéristiques que ci-dessus.

Peut être que la question a déjà été discuté ?
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Je ne comprends pas votre phrase:
"Un gaz à température ambiante présent sur une paroi annule toutes les forces latérales sur un plan macroscopique."

Mais dans la suite de votre question, il me semble que vous pensez qu'une paroi peut être lisse au niveau atomique. Eh non. La surface la plus lisse du monde est forme par des boules de pétanque (ou des balles de tennis) collés les unes aux autres plus ou moins régulièrement. Si vous lacez une balle sur cette surface "lisse", elle rebondira dans n'importe quelle direction.
C'est le cas pour les molécules d'un gaz qui tapent sur une surface: elles rebondissent aléatoirement.
Et les impulsions qu'elles donnent aux parois sont aussi aléatoires. La composante latérale s'annule en moyenne.

Dans votre raisonnement, vous vous situez en "régime moléculaire". C'est à dire une concentration de molécules telle que les molécules ont des collisions surtout avec les parois et très peut entre elles. Ceci arrive quand le libre parcours moyen des molécules et plus grand que les dimensions du récipient ou, dans votre cas que les dimensions de vos dents de scie.
Si les molécules arrivent (en régime moléculaire) d'une seule direction, alors oui, vous aurez votre asymétrie d'impulsion. Mais si les molécules arrivent de toutes les directions (comme il arrive en régime moléculaire et en régime normal si le gaz est confiné dans un récipient) les impulsions latérales s'annulent quelque soit la forme ou la rugosité des parois.
Au revoir.

[invite7408805d]

Merci, je n'attendais pas une réponse si rapide !

En ce qui concerne la force latérale, je voulais dire qu'une paroi est uniquement poussée perpendiculairement à sa surface, si ce n'est pas le cas il y a une force latérale.

Dans votre raisonnement, vous vous situez en "régime moléculaire". C'est à dire une concentration de molécules telle que les molécules ont des collisions surtout avec les parois et très peut entre elles. Ceci arrive quand le libre parcours moyen des molécules et plus grand que les dimensions du récipient ou, dans votre cas que les dimensions de vos dents de scie.

Ce n'est pas en contradiction avec la thermo ?

Mais si les molécules arrivent de toutes les directions (comme il arrive en régime moléculaire et en régime normal si le gaz est confiné dans un récipient) les impulsions latérales s'annulent quelque soit la forme ou la rugosité des parois.

Dans toutes les directions, le fait de priver une zone d'impact n'a pas d'incidence de manière statistique ? (En admettant que les parois sont lisses, c'est uniquement pour la réflexion)

[LPFR]

Re.

Ce n'est pas en contradiction avec la thermo ?

Non. Pas du tout. L'équilibre thermique se fait par des chocs avec le parois.

Dans toutes les directions, le fait de priver une zone d'impact n'a pas d'incidence de manière statistique ? (En admettant que les parois sont lisses, c'est uniquement pour la réflexion)

Non. Si ça ne tape pas ici, ça tapera ailleurs.
Et vous ne pouvez pas tabler sur des réflexions spéculaires. Les molécules se réfléchissent au hasard.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7408805d]

OK ! chef . Pour ce qui est de la réflexion, je peux au moins me poser la question même si ce n'est pas physique (maths), on peut partir d'un problème de mécanique macroscopique si vous voulez: les parois sont lisses, les atomes sont des boules de pétanques, on néglige les pertes. Les boules de pétanque vont dans toutes les directions. Qu'est-ce qui fait qu'il n'y a pas de poussée latérale car les zones non percutées n'ont pas la même influence sur le déplacement ? Car si je prends un fluide sous pression, supprimer certaines zones revient à créer une force latérale, oui je sais ce n'est pas possible de supprimer une zone macroscopique. Je raisonne en faisant la comparaison, car si on ne peut pas supprimer une zone macroscopique avec du microscopique, on peut supprimer des zones microscopiques avec du microscopique.

[LPFR]

Re.
Même si vous supposez qu'il y a réflexion spéculaire sur la paroi ça n'avance pas.
Prenez un point quelconque sur la longue marche. Regardez tous les angles pour lesquels, l'incidence et la réflexion ne sont pas gênés par la paroi verticale (à gauche, comme dans votre dessin): c'est symétrique par rapport à la surface.
Maintenant regardez le boules qui viennent de droite sous un angle plus rasant. Elles rebondiront et taperont sous un angle proche de la normale la paroi verticale. L'impulsion vers la gauche sera plus grande que celle vers la droite, ce qui compense l'impulsion vers la droite sur la grande paroi peu inclinée.
Il faut que vous fassiez le calcul complet, avec tous les angles d'incidence et dans tous les points et que vous calculiez l'impulsion donnée aux parois.

Si l'impulsion était asymétrique, cela violerait les lois de Newton (conservation de la quantité de mouvement) car un récipient fermé aurait une force qui l'accélérait dans une direction donnée pas la forme des parois. Et, évidemment, on se serait aperçu depuis très, très longtemps.
A+

[invite7408805d]

Prenez un point quelconque sur la longue marche. Regardez tous les angles pour lesquels, l'incidence et la réflexion ne sont pas gênés par la paroi verticale (à gauche, comme dans votre dessin): c'est symétrique par rapport à la surface.
Maintenant regardez le boules qui viennent de droite sous un angle plus rasant. Elles rebondiront et taperont sous un angle proche de la normale la paroi verticale. L'impulsion vers la gauche sera plus grande que celle vers la droite, ce qui compense l'impulsion vers la droite sur la grande paroi peu inclinée.

Je ne comprends pas comment vous prenez en compte la suppression de la zone de percussion.

Ok, je pense effectivement qu'il est nécessaire de faire les calculs ... par contre, je ne pense pas qu'on s'en serait déjà aperçu car lorsqu'on construit un objet, une surface plane est désordonnée, les forces s'annuleraient grâce au hasard, ici il s'agit d'ordonner une surface ce qui est technologiquement un exploit certes. Mais vous devez vous tromper, Newton serait respecté c'est plus le 2° principe de la thermo qui poserait problème.

En tout cas, ça répond vite, vraiment cool.