Comment a été déterminé le zéro absolu

[Aneldo]

Bonjour,

Je me demande comment a été déterminé le zero absolu (-273,13°C, 0K) Je sais qu'à cette tempéature, correspond une entropie nulle et que toutes les molécules se retrouvent dans leur état fondamental.

Mais comment la valeur -273.15 °C a été trouvé?

Merci pour vos réponses

[predigny]

Envoyé par Aneldo

Mais comment la valeur -273.15 °C a été trouvé?
Merci pour vos réponses

Le zéro absolu à une définition "absolue", c'est plutôt le 0°C qui pose le problème de son exactitude. De toute façon ceux qui font des mesures proches du 0 K n'utilisent pas des thermomètres référencés au 0°C mais doivent plutôt analyser le rayonnement émis par les matériaux, ou font d'autres mesures indirectes.

[vanos]

Envoyé par Aneldo

Mais comment la valeur -273.15 °C a été trouvé?

Bonjour,

Par le calcul (extrapolation).

Salut.

[physeb]

Bonjour,

tu peux le faire par extrapolation linéaire avec une pompe à vide. Si tu fais le vide avec ta pompe et que tu trace la température en fonction du vide que tu as créé alors tu obtient une droite. Bien évidemment tu ne peux pas aller trop loin et donc tu extrapole en complètant ta droite jusqu'au vide total. Alors tu trouve le zéro absolu. Maintenant si tu veux des belles manip il faut chercher sur arXiv et tu trouveras certainement des bien plus belles (ie compliquées) expériences sur le sujet.

[Aneldo]

merci pour vos réponses.
Je trouve fous qu'en extrapolant, on tombe sur une valeur aussi précise.
Mais comme tu le dis physeb, d'autre experiences (differentes) on du confirmer la valeur.

J'imaginais que ca avait été fait uniquement avec des formules.
du genre : ZeroAbsolu = .....

[Youry]

Partons d'un ensemble de molécule d'eau à l'état gazeux, ce corps est chaud, il emet donc un certain rayonnement, si on abaisse sa température les moléculke vont s'agiter de moins en moins, jusqu'a ce que les forces de Van der Walls permettent au liquide de prendre forme, ensuite, les molécules ne peuvent même plus bouger, c'est l'état solide. Il reste cependant encore des degrées de liberté, notament pour les électrons qui ont encore la possibilité d'occuper des niveaux d'énergie différent du niveau fondamental. Ensuite, on nous dit que quand les électrons sont dans état fondamentals, que le zéro absolue est atteint, qu'aucune lumière est émisse du corps. Pourtant, avec cette exemple, on constate que la température est directement lié à l'agitation microscopique de charges (l'agitation de ces charges provoque la création d'un champs électromagnétique) pourtant l'électron n'est pas le dernier degrée de liberté. En effet, les quarks au nombres de trois sont présent dans chaque nucléons, il n'y a aucune raison pour que ce système ne soit pas en vibration, les quark étant chargés une onde électromagnétique (aussi faible soit elle) doit être mesurable...

Mes questions :

Le zéro absolu prend il en compte l'effet de vibration des quarks est annule donc ce mouvement interne quand le 0 est atteint ?
ou bien
Le zéro absolue n'est il qu'une approximation s'arrétant au mouvement des électrons et négligeant d'autres contributions moins significatives ?

Le zéro absolu prend il en compte tous les effets de vibration (des quarks, mais aussi éventuellement de tous mouvement interne aux quark si cela existe) est serait donc une limite absolue ?
ou bien
Est il issue d'un calcul de minimum d'énergie des systèmes sachant que ces systèmes, composés de matière serait alors décrit/modéliser à un niveau conditionner par nos connaissances actuelles ? Et la valeur du zéro absolu ne serait donc qu'actuel, et variable suivant la finesse des modélisations ?

[gillesh38]

Envoyé par physeb

Bonjour,

tu peux le faire par extrapolation linéaire avec une pompe à vide. Si tu fais le vide avec ta pompe et que tu trace la température en fonction du vide que tu as créé alors tu obtient une droite. Bien évidemment tu ne peux pas aller trop loin et donc tu extrapole en complètant ta droite jusqu'au vide total. Alors tu trouve le zéro absolu. Maintenant si tu veux des belles manip il faut chercher sur arXiv et tu trouveras certainement des bien plus belles (ie compliquées) expériences sur le sujet.

le plus simple est d'utiliser la dilatation des gaz, à pression constante (un thermomètre à gaz).

l'expérience montre que pour tous les gaz dilués, le volume croit lineairement avec la température donc une loi du genre :

V = V0 (1 + A t )

où V0 est le volume à t = 0, qui est pris comme une origine arbitraire ( t = 0 °C = glace fondante, t = 0 F = fusion de l'eutectique glace-sel, mais on peut choisir ce qu'on veut)

fait extraordinaire, tous les gaz à faible pression ont la même valeur de A !!!

on voit que V=0 pour tcritique = - 1/A. Il suffit donc de faire des mesures de dilatations au voisinage de la température ordinaire pour déterminer la température ou V s'annule, par extrapolation. Et l'expérience montre que si t est exprimée en °C, alors la valeur expérimentale de A est 1/273,15 donc tcritique = - 273,15 °C = zéro absolu