Chaleur du point de vue physique

[Sdel]

Bonjours
J'ai vu recemment dans une video de vulgarisation que d'un point de vue physique la chaleur etait definie par la vibration des atomes d'ou le zero absolue ou plus aucun atome ne bouge.
Mais les atomes qui sont relie ensemble (je ne sait pas par quelle miracle, h2o reste colle ensemble , mais pourquoi?)
La question est est ce que le atome de cette molecule vibre de façon syncronisés ou vibrent ils independamment, la chaleur (vibration) reste t-elle la meme dans une molecule que dans dans trois atomes separé ?
Peut on faire vibrer des atomes en synchronisation ?
Ça m'interpelle, et apres de nombreuses recherches sur le sujet je n'ai rien trouvé ou j'ai mal cherché (au choix)
Qu'en pensez vous ?
Je sais bien que cette question ne changera rien a ma vie mais je suis curieux quand meme.
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[Sdel]

J'allai failli oublié, le lien qui maintient ces atomes "collé" ensemble est il elastique ou rigide ?

[azad]

Sans rien connaître à la question, je me dis tout de même que si l’on pouvait faire «*vibrer*» en phase tous les atomes de toutes les molécules d’un corps, et qu’en prime cette «*vibration*» s’opérait dans le même plan, alors juste avant le fatidique 0 absolu, on verrait le corps partir dans la direction qu’avaient tous ses atomes. Et «*de temps en temps*» on pourrait également voir les pierres du chemin s’envoler … ce qui je crois n’a jamais été observé. Mais il n’y avait peut-être personne quand c’est arrivé, ou il regardait ailleurs.

[Deedee81]

Salut,

J'allai failli oublié, le lien qui maintient ces atomes "collé" ensemble est il elastique ou rigide ?

Elastique.

Oui, la chaleur dans un solide est essentiellement due aux vibrations aléatoires des atomes.
Dans un fluide, c'est surtout le mouvement désordonné, les rotations et parfois les vibrations (beaucoup de molécule ont leur premier état excité de vibration à haute température).

Dans un solide les vibrations (quantifiées, les phonons) sont indépendantes (sauf exception, ainsi à très basse température les électrons libres peuvent se lier en "paires de Cooper" via l'interaction avec les phonons, conduisant à la supraconductivité, donc forcément les phonons interagissent entre eux via les électrons, à plus haute température cet effet est totalement négligeable).
Le chaleur est directement reliée à l'énergie interne de la substance.

Les atomes qui restent collés... c'est simplement les liaisons chimiques ! (ioniques, covalentes, métalliques, il faut aussi ajouter Van der Waals et les liaisons hydrogènes)

La chaleur peut aussi se transmettre par rayonnement thermique.

La chaleur est un effet statistique comme la température, la pression,.... Elle n'a de sens que pour un très grand nombres d'atomes. La chaleur n'a pas de sens pour trois atomes.

Il existe de très bons livres expliquant tout ça, mais ça dépend aussi si tu cherches de la vulgarisation ou des livres plus précis.

Sans rien connaître à la question, je me dis tout de même que si l’on pouvait faire «*vibrer*» en phase tous les atomes de toutes les molécules d’un corps, et qu’en prime cette «*vibration*» s’opérait dans le même plan, alors juste avant le fatidique 0 absolu, on verrait le corps partir dans la direction qu’avaient tous ses atomes. Et «*de temps en temps*» on pourrait également voir les pierres du chemin s’envoler … ce qui je crois n’a jamais été observé. Mais il n’y avait peut-être personne quand c’est arrivé, ou il regardait ailleurs.

Bravo, tu viens d'inventer le mouvement

Sans rire, les vibrations thermiques n'ont aucune chance de toutes se synchroniser. Fait le calcul disons pour une mole : six cent mille milliards de milliards d'atomes.
Tu as plus de chance de gagner dix fois de suite l'Euro million.

Et si pas un hasard incroyable ça, arriverait, ça ne durerait qu'une infime fraction de seconde et ça donnerait juste une "grosse" vibration macroscopique (avec des guillemets : le déplacement serait de l'ordre du millionième de mètre) et non l'objet ne décollerait pas (réfléchit un peu à la conservation de la quantité de mouvement)

Et évidemment on ne fait pas de science avec "ce que personne n'a vu"

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite54165721]

Salut,
Oui, la chaleur dans un solide est essentiellement due aux vibrations aléatoires des atomes.

chaleur et aléatoire c'est quasiment tautologique.

[Sdel]

Merci pour ces eclaircissements
Je vais de ce pas deposer un brevet pour le mouvement
Et surtout je vais me renseigner sur ioniques, covalentes, métalliques, il faut aussi ajouter Van der Waals et les liaisons hydrogènes

[azad]

Bravo, tu viens d'inventer le mouvement

Merci, à la différence près que ce mouvement n'est pas dû à l'exercice d'une force externe mais à la résultante (hautement impossible je m'en doute, du mouvement de ses particules internes). En fait je croyais avoir inventé le laser solide.

[Deedee81]

Merci, à la différence près que ce mouvement n'est pas dû à l'exercice d'une force externe mais à la résultante (hautement impossible je m'en doute, du mouvement de ses particules internes).

J'avais compris. Mais c'est exactement comme si tu t'envolais en tirant sur tes pieds. Plus personne n'y est arrivé depuis le Baron de Münchhausen.

En fait je croyais avoir inventé le laser solide.

Ca aussi ça existe. Les lasers à atomes.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002564/
(même si on a séparé les atomes )

[Sethy]

Plusieurs éléments de réponses :
- 1) (le plus important) : au zéro absolu, les atomes n'arrêtent pas de bouger ! Il subsiste toujours une énergie résiduelle de vibration. La "formule" qui donne l'énergie de vibration d'un atome, d'une liaison chimique est en gros : E = hv (N+1/2) ou N est un nombre entier positif. Donc même au niveau N=0, il subsiste une énergie 1/2 hv et le système vibre.
- 2) Au sein des molécules, il y a en plus de la translation (comme pour les atomes), des rotations autour des axes des liaisons et des vibrations de ces axes. Ces mouvements se détectent dans le domaine des infra-rouge et donne lieu à une spectroscopie du même nom.
-3) Moi aussi, ça m'a fait penser au laser. D'ailleurs je crois que c'est le genre d'effet qu'on observe avec un laser et qui explique pourquoi des lasers de si faible puissance peuvent brûler la rétine.

[Deedee81]

-3) Moi aussi, ça m'a fait penser au laser. D'ailleurs je crois que c'est le genre d'effet qu'on observe avec un laser et qui explique pourquoi des lasers de si faible puissance peuvent brûler la rétine.

Je ne vois pas le rapport.
Un coup de marteau, sur une pièce de métal, ça chauffe. Mais le marteau n'est pas de la chaleur.

[yvon l]

Bonjour
Pour ma part je parle d’énergie thermique plutôt que de chaleur lorsque je parle de l'énergie emmagasinée au niveau microscopique sous forme vibratoire . La grandeur qui caractérise cette forme d’énergie est la température.
La chaleur correspond à un transfert macroscopique de cette énergie thermique .Il faut un déséquilibre macroscopique pour avoir ce flux thermique (chaleur) .

Si on parle au niveau moléculaire, chaque molécule en vibrant est le siège de transfert entre énergie cinétique et énergique potentielle au rythme des vibrations de la molécule.
Les forces mises en œuvre ici sont du type inertiel (masse).
Si on passe au niveau atomique, il faut considérer les forces électromagnétiques. Pour faire simple, ici, les vibrations correspondent à un "rééquilibrage" entre noyaux et électrons. Les forces mises en œuvre dans ses transferts énergétiques sont du type électromagnétique.
Donc comment pourrait-on définir une énergie thermique nulle ?

[invite54165721]

@yvonL

je suis resté sur ma fin quand j'ai posté sur les parois adiabatiques

peut etre pourrais tu répondre a la question que j'y posais sur le role de la chaleur dans les transformations adiabariques.

[azad]

J'avais compris. Mais c'est exactement comme si tu t'envolais en tirant sur tes pieds. Plus personne n'y est arrivé depuis le Baron de Münchhausen.

Etrange, vos arguments sont exactement ceux que j'utilise ailleurs pour nier un "soit-disant" effet nouveau découvert par un obscur ingénieur
L' effet emdrive.
https://fr.wikipedia.org/wiki/EmDrive
Comme quoi la loi de la conservation du mouvement n'est visiblement pas assimilée par tous.

[Deedee81]

Salut,

Comme quoi la loi de la conservation du mouvement n'est visiblement pas assimilée par tous.

On est d'accord

[Sdel]

En fait, quand je parlais de vibration synchronisé je parlais seulement des 3 atomes d'une molecule d'eau(ceux qui sont reliees ensemble pas d'un ocean)

[Deedee81]

Salut,

En fait, quand je parlais de vibration synchronisé je parlais seulement des 3 atomes d'une molecule d'eau(ceux qui sont reliees ensemble pas d'un ocean)

Pour une molécule donnée, oui, il peut clairement y avoir des états de vibrations en phase, en opposition de phase.....
Même si je n'ai pas lu grand chose là-dessus (ça ne joue pas, par exemple, en physique statistique où c'est les niveaux d'énergie de vibration qui comptent).

Peut-être rechercher du coté des MASERS. Là, c'est souvent des états de vibrations ou rotations qui sont utilisés. Il se peut que la synchronisation intervienne.
En tout cas, pas pour le maser à ammoniac (premier maser, bien avant le laser) où seul l'atome d'azote oscille de part et d'autre du plan des hydrogènes. Il y a bien des états symétriques et antisymétriques, mais comme l'azote est seul on ne peut pas parler de synchronisme. Peut-être dans le maser à rubis, là c'est les vibrations du réseau qui doivent être synchronisées (émission stimulée). A vérifier. Il est cité ici https://en.wikipedia.org/wiki/Maser mais il n'y a pas d'article spécifique. J'ai trouvé un article HAL mais ils ne disent pas s'il s'agit de transitions de vibration/phonon donc je n'en suis pas sûr.