Qu'est-ce que la "température" ?

[invite63ea3fef]

Bonsoir,

Voilà, je pense qu'il y a des concepts de la Physique mathématique qui semblent "évidents" parce qu'on a pris l'habitude de les employer, mais qui à bien y regarder posent beaucoup de questions !

Par exemple, qu'est-ce qu'on mesure exactement avec un thermomètre ? Est-ce que c'est l'agitation brownienne des molécules qui atteignent la paroi du thermomètre et qui communiquent par contact leur énergie aux molécules de mercure dans le tube via les molécules du verre des parois du tube ?

Mais alors qu'est-ce que c'est la "température" entre les galaxies, là où il n'y a pas du tout de molécules ? Est-ce que c'est subjectif ou objectif, la "température" ? Pour le chaud on peut comprendre, mais pour le froid c'est plus difficile non ?

Et est-ce que ça ne rejoint pas un peu la question de la nature du "temps" ? Merci.
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[zoup1]

IL y avait un début de discussion ici : http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=12585 mais qui a un peu tourné court

[invite63ea3fef]

Exact. Alors voilà ce que disait deep_turtle:

"Historiquement, la température a d'abord été associée à la notion de chaud et froid et mesurée par la dilatation de certains corps.

La thermodynamique, puis la physique statistique ont donné une définition (et un sens) plus précis à cette grandeur.

1/ la thermodynamique classique introduit la température comme une grandeur caractéristique des systèmes à l'équilibre, ne dit pas vraiment ce que c'est mais donne les moyens de la mesurer une fois qu'on a défini une échelle des températures (par exemple le thermomètre à gaz parfait).

Si on veut traduire cette définition par une phrase, la température serait "une quantité représentant la capacité d'un corps à stocker de l'énergie dans un petit nombre de degrés de liberté". En effet si la température est grande, 1/kT est petit et g(E) augmente peu avec E, c'est-à-dire que l'énergie qu'on apporte va se loger dans les degrés de liberté déjà occupés." (j'ai enlevé des trucs parce que les formules n'apparaissent pas avec un copié-collé).

Bon, ça reste quand même assez succinct comme réponse, m'enfin !

[invitea0046ad4]

Mais alors qu'est-ce que c'est la "température" entre les galaxies, là où il n'y a pas du tout de molécules ? Est-ce que c'est subjectif ou objectif, la "température" ?

Salut

Il n'y a rien de subjectif ni de métaphysique, que des définitions précises.
On parle de la température d'un rayonnement, définie à partir de la loi de Planck.
Un corps noir chauffé à une certaine température émet un spectre qui ne dépend que de la température, suivant la loi de Planck.
On peut parler aussi, par extension, de la température associée à un spectre qui n'est pas tout à fait de corps noir, en lui associant la température du corps noir produisant le spectre le plus proche.
Dans le cas du vide intergalatique, l'univers est empli d'un rayonnement correspondant à celui émis par un corps noir à 2,7K, et c'est de cette température de rayonnement dont on parle.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite63ea3fef]

Salut

Il n'y a rien de subjectif ni de métaphysique, que des définitions précises.
On parle de la température d'un rayonnement, définie à partir de la loi de Planck.
Un corps noir chauffé à une certaine température émet un spectre qui ne dépend que de la température, suivant la loi de Planck.
On peut parler aussi, par extension, de la température associée à un spectre qui n'est pas tout à fait de corps noir, en lui associant la température du corps noir produisant le spectre le plus proche.
Dans le cas du vide intergalatique, l'univers est empli d'un rayonnement correspondant à celui émis par un corps noir à 2,7K, et c'est de cette température de rayonnement dont on parle.

A+

Bonsoir,

Ah donc le "thermomètre" qui mesure la "température" de l'univers intergalactique n'est pas de même nature que celui qui mesure la "température" d'une casserole d'eau bouillante ou celle d'une pièce ?

En définitive ce qu'on appelle "température" c'est une convention de langage pour désigner des invariants physiques de natures différentes selon le contexte ?

Quand vous dites : "Un corps noir chauffé à une certaine température émet un spectre qui ne dépend que de la température", ça me paraît quand même disons ... un peu tautologique non ?

En tout cas ça ne dit pas ce qu'est la "température" comme on dit communément ! C'est encore l'apologie du déterminisme qu'on a là j'ai l'impression.

Moi si je vais dans le vide intergalactique où il n'y a pas de molécules dont on puisse mesurer l'agitation brownienne, je me demande dans quel genre d'interactions je vais pouvoir entrer pour atteindre 2,7 degré Kelvin ? Et si on va par-là le zéro absolu ce serait le vide absolu ce qui est impossible à ressentir pour quelque corps que ce soit il me semble ? C'est donc bien que quelque part la température ça reste subjectif !

Hum ! Je me demande si je me suis bien exprimé !

[invitea3fc981a]

La température d'un corps n'a rien de subjectif, elle a une définition précise en physique. Je suis maintenant intimement persuadé que la phrase (désormais culte sur ce site) de Deep_Turtle exprime on ne peut mieux le concept physique de température avec des mots de tous les jours :

La température, c'est une quantité représentant la capacité d'un corps à stocker de l'énergie dans un petit nombre de degrés de liberté.

Si on prend le cas ultra-simple et idéalisé d'une particule classique (=point de masse m), elle a 3 degrés de liberté correpondant aux trois dimensions de l'espace.

Pour compléter un peu : la température d'un corps peut être déterminé par le rayonnement qu'il émet. Un corps peut échanger de la chaleur avec l'extérieur de différentes manières : par contact, par convection, ou par radiation (émission/absorption de rayonnement électromagnétique), mais dans tous les cas le photon est le boson vecteur de l'interaction (il n'y a que la portée de l'interaction qui change).


Maintenant si on veut rentrer dans les formules, la physique statistique en a des très claires sur la température :



soit la variation de l'entropie S par rapport à l'énergie E du système (pour simplifier). Bon ensuite l'entropie et l'énergie du système peuvent être définis, mesurés et/ou calculés, mais là pour poursuivre il va falloir se plonger dans les cours...

[invite79a98872]

En fait ce qui intervient ici c'est ce qu'on fait souvent en physique c'est le correspondance entre certaines grandeurs physiques : ainsi tu peux associer une énergie à une fréquence en multipliant par h, une énergie à une température en multipliant par k, une énergie à une masse en multipliant par c2 ... Donc ici ta température n'est pas vraiment la même notion que la température de ton verre d'eau ! Les définitions ne sont pas évidentes.

[deep_turtle]

C'est encore l'apologie du déterminisme qu'on a là j'ai l'impression.

Regarde "déterminisme" dans un dictionnaire, tu dois confondre avec un autre mot. Et tant que tu as le dico, regarde aussi "apologie"...

Ah donc le "thermomètre" qui mesure la "température" de l'univers intergalactique n'est pas de même nature que celui qui mesure la "température" d'une casserole d'eau bouillante ou celle d'une pièce ?

Ben oui, de la même façon que le thermomètre qui mesure la température dans les fours de fonderie n'est pas le thermomètre-canard pour l'eau du bain de bébé... Ca ne veut pas dire que ça ne mesure pas la même grandeur...

[invite7a0e10e1]

Regarde "déterminisme" dans un dictionnaire, tu dois confondre avec un autre mot. Et tant que tu as le dico, regarde aussi "apologie"...


Ben oui, de la même façon que le thermomètre qui mesure la température dans les fours de fonderie n'est pas le thermomètre-canard pour l'eau du bain de bébé... Ca ne veut pas dire que ça ne mesure pas la même grandeur...

pour ma part je suis d'accord avec deep_turtle (rayonnement du corp noir)et la lois de la thermodynamique, sinon le termo à mercure qui mesure la température du corp de l'homme est subjectif, l'homme la bien crée pour ça c'est pour "son corp", sinon celle qui est entre les galaxies est froide et gazeuse, elle maintient la densité dans l'espace et elle sert de gravitation entre les galaxies, si elle n'était pas là, les galaxies s'attireraient et s'entretueraient.
MOUHAI, pour ma part d'idée je marrête là

[Karibou Blanc]

Salut,

Je vous conseille à tous la lecture du livre de Philippe Dupont : Et l'entropie dans tout ça (le roman de la thermodynamique). Après cela vous ne vous poserez plus de question sur toutes ces notions.

@plus

[DonPanic]

Salut

La température, c'est une quantité représentant la capacité d'un corps à stocker de l'énergie dans un petit nombre de degrés de liberté.

C'est prémédité que "degrés" fasse partie de la définition de température?
Vi, mais pour connaitre la température, faut que ça intéragisse, non ?
Et l'energie stockée, c'est pas des photons ?
Groosomodo, température et rayonnement, c'est pas plus ou moins synonyme ?

[invite63ea3fef]

Bonjour,

Ah bon, merci pour toutes ces bonnes réponses qui éclairent un peu ma lanterne comme celle de nombre de lecteurs sur ce forum (je pense que beaucoup de gens se posent ce genre de questions !).

Moi qui pensait naïvement que la chaleur d'un corps (et donc là il faut bien une agitation brownienne et donc des molécules si je ne m'abuse, mais dans le vide intergalactique y'a pas de molécules ou si peu ...)(et donc aussi la "température") se communiquait par contact à travers les parois d'un thermomètre, je vois que c'est plus compliqué que ça ! Ca fait intervenir aussi des ondes électromagnétiques (mais qu'est-ce qu'une onde électromagnétique ?) etc...

Mais quand même, entre un chronomètre et un thermomètre, y'a pas beaucoup de différences il me semble ! C'est le même type d'appareils pour le coup ! d'ailleurs "temps" et "température" ont la même racine latine, non ?

Au fait, quelqu'un sait-il quelle est la définition de l'unité légale de mesure de la "température" (i.e le degré kelvin je crois) ?

Merci.

[invitea3fc981a]

L'unité intenationale de température est le Kelvin (on ne dit pas "degré Kelvin"). Une variation de température de 1 K équivaut à une variation de 1°C ; les deux unités partagent ainsi la même échelle, mais pas la même origine : l'origine des Kelvin est situé à -273,15°C, on l'appelle le "zéro absolu" car aucun corps stable ne peut avoir une température inférieure à ce zéro.

[DonPanic]

Salut
Le truc, c'est que pour un système qui ne produit pas de l'énergie, la température n'est qu'un état temporaire d'une variable qui tend vers le zéro absolu

[invite63ea3fef]

Excusez moi si je me trompe, mais il me semble que là vous définissez le degré kelvin ... avec le degré C ! Mais comment définir le degré C alors ? On tourne en rond non ? Je pense qu'il doit y avoir quelque chose comme pour la seconde qui a été définie comme : "la durée de " " périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux niveaux hyper-fin de l'atome de Césium 133" ou quelque chose comme ça ... (" " : là y'a un chiffre précis ).

[BioBen]

le degré kelvin

On ne dit pas "degré kelvin" on dit juste Kelvin.
a+
ben

[DonPanic]

En fin de compte, le degré est toujours la définition d'un étalon permettant de mesurer la différence d'état énergétique d'un système, enfin, je crois.

[ClairEsprit]

Mais quand même, entre un chronomètre et un thermomètre, y'a pas beaucoup de différences il me semble ! C'est le même type d'appareils pour le coup ! d'ailleurs "temps" et "température" ont la même racine latine, non ?

Je vois pour ma part une différence entre ces deux appareils dont la technique varie selon l'échelle à laquelle on effectue la mesure (thermomètre usuel à dilatation de mercure ou d'alcool, capteurs de température travaillant dans des conditions extrêmes dont je ne connais pas la technologie, chronomètre mécanique, électronique ou atomique...). En revanche, je suis assez d'accord avec le fait de ranger température et temps dans la catégorie des notions subjectives, c'est à dire qui n'ont pas d'existence intrinsèque (par existence intrinsèque j'entends nécessité d'être pris en considération afin que tout ce qu'on perçoit autour de nous puisse fonctionner). La température représente plus ou moins l'état énergétique d'un corps et en cela seule la définition d'énergie peut suffire pour inférer celle de température; le contraire n'est pas aussi vrai. Il me semble également que dans la tâche ardue de l'explication de notre univers, la nature multiforme de la température ne lui confère pas le statut aussi noble et fécond que celui que possède l'énergie.