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Energie et thermo statistique

  1. sylvbarrier

    Date d'inscription
    février 2012
    Messages
    10

    Energie et thermo statistique

    Bonjour,
    J'essaie tant bien que mal d'enseigner les rudiments de la thermodynamique statistique au niveau L3.
    Je sollicite de l'aide pour répondre à la question d'un étudiant :
    Pourquoi les énergies des particules étudiées en thermostat' sont-elles (généralement) positives alors que celles des électrons (d'après le cours d'atomistique) sont négatives ?
    A vos explications.
    SB.

    -----

     


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  2. albanxiii

    Date d'inscription
    novembre 2010
    Localisation
    92
    Âge
    43
    Messages
    9 894

    Re : Energie et thermo statistique

    Bonjour,

    Une remarque préliminaire : en physique classique (non relativiste, quantique si on veut), les énergie potentielles ne sont définies qu'à une constante additive près. On peut donc changer le signe comme on vuet si on le désire.

    Cela dit, je tente une réponse. En thermodynamique statistique, on considère souvent des gaz parfaits (en tout cas au début des cours !). Donc, pas d'interaction entre particules, et la seule énergie à prendre en compte est l'énergie cinétique, donc forcément positive.

    Dans le cas d'un atome, on dit que l'énergie d'un électron est négative parce qu'on prendre comme référence des énergies l'état dans lequel les électrons sont infiniment éloignés du noyau. Dans ce cas là, on a forcément une énergie négative, puisque l'atome étant stable, son énergie potentielle est plus basse que celle de référence.

    Dans le cas d'interactions entre les particules en physique statistique, je ne pense pas qu'il soit inhabituel de rencontrer des énergies potentielles d'interaction négatives. A titre d'exemple on pourrait regarder ccomment on traite le cas d'un gaz de van der Waals.

    Bonne journée.
    Not only is it not right, it's not even wrong!
     

  3. sylvbarrier

    Date d'inscription
    février 2012
    Messages
    10

    Re : Energie et thermo statistique

    Il fallait simplement séparer E cinétique et E potentielle...
    Merci du tuyau.
     

  4. lionelod

    Date d'inscription
    mars 2011
    Localisation
    Au bord de la mer
    Messages
    1 310

    Re : Energie et thermo statistique

    Quoi?? Depuis quand les électrons ont une énergie négative?

    Un électron tourne autour du noyau, du coup il a une énergie cinétique.
    Un électron est attiré par le noyau par attraction de charges opposées, par une force électrostatique d'attraction mutuelle, du coup il a une énergie potentielle.

    Les seules énergies négatives que je connaisse sont celles des anti-particules.
    Dernière modification par lionelod ; 22/03/2012 à 08h05.
     

  5. lionelod

    Date d'inscription
    mars 2011
    Localisation
    Au bord de la mer
    Messages
    1 310

    Re : Energie et thermo statistique

    C'est quoi la thermostatistique?? La mécanique statistique? La théorie cinétique des gaz?
     


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  6. sylvbarrier

    Date d'inscription
    février 2012
    Messages
    10

    Re : Energie et thermo statistique

    Sont-ce trois questions ?
    J'imagine que la première est une question et les deux autres points d'interrogation des suggestions de réponse. Auquel cas, je réponds : oui.
    "Thermodynamique statistique" est l'intitulé du cours qui m'échoit : c'est la théorie cinétique des gaz. Et je ne suis pas sûr d'être le mieux placé pour en parler, loin s'en faut !
    SB.
     

  7. sylvbarrier

    Date d'inscription
    février 2012
    Messages
    10

    Re : Energie et thermo statistique

    L'énergie d'un électron dont il était question dans la remarque initiale est celle que l'on voit en atomistique en 1ere année de prépa : E=-13,6/n² en eV. Et ma vision peu claire de l'histoire dans son entier ne me permet pas de faire tous les liens nécessaires aux explications...
    Merci pour ces remarques.
    SB.
     

  8. lionelod

    Date d'inscription
    mars 2011
    Localisation
    Au bord de la mer
    Messages
    1 310

    Re : Energie et thermo statistique

    Ah d'accord!

    Cette énergie négative est une convention, on va dire...
    Bon l'énergie cinétique de l'électron est positive (physiquement, il ne peut pas en être autrement)
    L'énergie potentielle est négative car la force d'attraction du proton sur l'électron varie en .

    Cette énergie potentielle, si elle est supérieure à l'énergie cinétique de l'électron, alors :
    1. L'énergie totale est négative (trivial)
    2. L'électron ne peut se trouver que sur certaines orbites (moins trivial, approche de Bohr)
    3. On ne peut plus localiser l'électron et connaitre sa vitesse (Pas trivial du tout, approche quantique)
    Dernière modification par lionelod ; 23/03/2012 à 08h16.
     

  9. albanxiii

    Date d'inscription
    novembre 2010
    Localisation
    92
    Âge
    43
    Messages
    9 894

    Re : Energie et thermo statistique

    Bonjour,

    sylvbarrier, ne perdez pas votre temps avec lionelod, il fait ça tout le temps : faire dévier les sujets et poser des questions ras les paquerettes (alors que vi vous parcourrez ses messages vous verrez qu'il se prend pour bien plus qu'un prix Nobel de physique).

    De plus il ne respecte jamais la charte, mais bénéficie de la très grande indulgence de la modération.... va comprendre !

    Bonne journée.
    Not only is it not right, it's not even wrong!
     


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