température dans l'espace

[invite240ac937]

salut salut !
voila ce que j'ai pu lire dans un article scientifique qui parlait de la colonisation de la lune :
outre les problèmes relatifs a la production d'eau et d'oxygène nécessaires a la vie, l'auteur précisait que la température lunaire était favorable seulement a un des 2 poles (car éclairé quasiment non-stop)

le hic : en absence d'atmosphère --> pas de matière.
et si pas de matière --> pas d'agitation d'atomes ni de molécules, i.e, pas d'agitation thermique...

alors quelle est cette température dont on nous parle tant.
la température des roches ? de la combinaison des astronautes ?

pourtant, ces 2 matériaux sont différents, et ont donc a coup sur des propriétés physiques différentes --> ils ne doivent pas etre rechauffé de la meme maniere par les rayons solaires...

enfin.... quelqu'un a t-il une explication ?
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[invite980a875f]

Salut,
je ne comprends pas non plus de quelle température ils veulent parler, car l'agitation thermique n'est pas à son comble autour de la Lune (quelque molécules/m^3 je pense). J'en profite pour poser une question: si un homme était nu dans l'espace interstellaire (qu'on peut considérer comme vide), aurait-il froid?

[invitea0046ad4]

Distinguer chauffage radiatif et chauffage convectif.

L'énergie peut être transmise de proche en proche par l'agitation des molécules : c'est ce qui se produit quand on touche un objet chaud.
La transmission de chaleur nécessite bien là un milieu matériel, solide, liquide ou gazeux.

Elle peut être transmise aussi par transfert radiatif, et c'est bien ce qui se produit dans le vide. Un objet exposé au soleil dans l'espace va chauffer par absorption des rayonnements électromagnétiques du soleil.

[invitec3f4db3a]

Mais il ne va pas se glacer si on le protege de tout rayonement dans le vide ? ( a l'ombre de la lune par exemple ? )

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite46ba59a6]

Hmm s'il n'y avait réellement aucune agitation thermique, on attendrait le zéro absolu ou pas loin, ce qui est tout de même impossible. Il y a une petite densité de matière, qui suffit à elle seule lorsque c'est "la nuit" sur la Lune, d'avoir tout de même une température de -155°C (froid quand même). Mais lorsque la lune est exposée au soleil, il fait tout de meme 105°C (chaud !). Donc comme dit plus haut, le surface lunaire emmagasine de l'énergie durant l'exposition au soleil, cette énergie sera restituer la "nuit", comme une brique refractaire (exemple).

[invitee9ed9cad]

on imagine aussi les conditions que sont capables d'encaisser les scaphandres autonomes.
ça m'impressionne toujours ça ...
par contre, au niveau des radiations, doit pas faire bon sortir lors d'une tempête solaire avec ce truc ...

[invite240ac937]

ok lambda0...
ce dont tu me parle, le chauffage radiatif, est du a l'action des rayons solaires (je me trompe?)

mais l'ambiguité, c'est que mesurer une température avec ce meme rayonnement me parait absurde... !
quelle support matériel utiliser pour réaliser une telle mesure ???

car tout depend de la capacité du matériel a emmagasinner les rayons lumineux, UV, IR, RX...

comment donc relèvent-ils cette température...?

[invite03f54461]

Abrité du rayonnement solaire, je ne vois pas ce qui empêcherait un thermomètre numérique d'indiquer la température qu'il a du rayonnement réfléchi par le sol

[invite8c514936]

Abrité du rayonnement solaire, je ne vois pas ce qui empêcherait un thermomètre numérique d'indiquer la température qu'il a du rayonnement réfléchi par le sol

Tu veux dire "émis" et non "réfléchi", justement, non ?

mais l'ambiguité, c'est que mesurer une température avec ce meme rayonnement me parait absurde... !

Non non, on se sert même parfois du rayonnement émis par les corps pour mesurer leur température. C'est le principe des pyromètres qui permettent de mesurer les températures dans les fours (là où un thermomètre aurait cramé depuis longtemps...) et celle des objets lointains (étoiles, planètes,...) où on n'a pas envoyé de thermomètre...

[invitea0046ad4]

Rep V_711

On peut mesurer la température d'un objet sans contact en analysant son spectre d'émission. Dans le cas d'un corps noir, ce spectre d'émission est donné par la loi de Planck, qui ne dépend que de la température.
Exemple: à température ambiante sur Terre de 300K, tous les corps émettent dans l'infrarouge avec un maximum à environ 10µm.
(l'obscurité est une notion toute relative...)
La longueur d'onde du maximum d'émission d'un corps noir est donné par : lambda = 2850/T [µm], T en K

Quand un objet est exposé dans l'espace depuis suffisamment longtemps pour être à l'équilibre, il réémet autant d'énergie qu'il en absorbe par rayonnement, suivant la loi du corps noir.
Quand il passe brusquement à l'ombre, il continue d'émettre de l'énergie par rayonnement, mais comme il n'en reçoit plus, sa température diminue progressivement jusqu'à atteindre un nouvel équilibre.

[invite03f54461]

Tu veux dire "émis" et non "réfléchi", justement, non ?

réémis, pour être + précis,

[invitef0467e85]

En lisant les questions/réponse sur le site de Cybersciences j'ai trouvé une explication simple du problème.

Ref : http://www.cybersciences.com/Cyber/2.0/Q6033.asp

Quelle température indiquerait un thermomètre dans l'espace?

D'abord, qu'est-ce que la température ? C'est la quantité d'énergie emmagasinée par la matière. Au niveau atomique, cela correspond aux vibrations des atomes. Plus un atome vibre, plus sa température est élevée. Lorsque l'on plonge un thermomètre dans un liquide, il absorbe une partie de l'énergie (chaleur) des atomes du liquide jusqu'à ce que tous deux atteignent la même température.

Dans l'espace, c'est le vide. Dans de telles conditions, un thermomètre ne peut indiquer que sa propre température, puisque le milieu où il se trouve ne contient pas de matière. En absence de toute source d'énergie, notre thermomètre dissipera lentement sa chaleur (par rayonnement infrarouge) pour indiquer une température proche du zéro absolu (- 273 °C), mais sans jamais l'atteindre. En raison du rayonnement fossile qui imprègne tout l'Univers, il finira par indiquer 2,7 Kelvin (- 270,3).

Par contre, si le thermomètre est exposé aux rayons du Soleil, selon leur intensité, il pourra se réchauffer et atteindre plusieurs centaines de degrés. C'est d'ailleurs l'un des grands problèmes que doivent résoudre les constructeurs d'engins spatiaux : il faut trouver des matériaux capables de supporter de très hautes températures lorsqu'ils sont exposés au Soleil mais également de très basses températures lorsqu'ils se retrouvent du côté à l'ombre.

[Madarion]

Tu parle de la lune mais tu a fait une petite erreur :
[QUOTE=v_711]
le hic : en absence d'atmosphère --> pas de matière.
et si pas de matière --> pas d'agitation d'atomes ni de molécules, i.e, pas d'agitation thermique...
[QUOTE]
Renseigne toi mieux, il a une atmosphère sur la lune.

[invitee9ed9cad]

Renseigne toi mieux, il a une atmosphère sur la lune.

negatif, il n'y a aucune atmosphère sur la lune, tu confonds avec mars, madarion !

[invite03f54461]

Slu

Renseigne toi mieux, il a une atmosphère sur la lune.

la densité de l'atmosphère lunaire est d'à peine quelques dizaines d'atomes par centimètre cube, à comparer avec les dizaines de milliards d'atomes par centimètre cube de l'ionosphère terrestre.

cf : http://perso.wanadoo.fr/skilan/PLANE...page-etude.htm
Faut pas exagérer non plus, c'est moins d'atômes que le meilleur vide des labos terrestres

[invited8cbeb88]

Le problème de la température dans l'espace, comme dans le vide, n'a pas de réponse par la Thermodynamique classique. Celle-ci se base sur la théorie cinétique des gaz, qui donne pour définition de la température, l'énergie moyenne des molécules, considérées comme étant en mouvement.
Dans le vide il n'y a pas de molécules, donc pas d'agitation moléculaire, donc normalement pas de température.
Hors on peut mesurer une température dans le vide, sans avoir à dire que la température mesurée est la température de l'instrument utilisé.
La thermodynamique devra un jour se rendre compte de l'erreur que constitue la théorie cinétique des gaz. Elle devra admettre que les gaz sont en réalité statiques et que l'agitation moléculaire n'existe pas.
La température n'est plus alors la représentation de l'énergie moyenne des molécules.
Il faut introduire le photon, qui n'est autre que le rayonnement. La température mesure une densité photonique.
Je suis prêt à développer cette théorie, pour ceux qui seraient intéressés.
Bien cordialement à tous,
Anthéma

[invited8cbeb88]

salut salut !
voila ce que j'ai pu lire dans un article scientifique qui parlait de la colonisation de la lune :
outre les problèmes relatifs a la production d'eau et d'oxygène nécessaires a la vie, l'auteur précisait que la température lunaire était favorable seulement a un des 2 poles (car éclairé quasiment non-stop)

le hic : en absence d'atmosphère --> pas de matière.
et si pas de matière --> pas d'agitation d'atomes ni de molécules, i.e, pas d'agitation thermique...

alors quelle est cette température dont on nous parle tant.
la température des roches ? de la combinaison des astronautes ?

pourtant, ces 2 matériaux sont différents, et ont donc a coup sur des propriétés physiques différentes --> ils ne doivent pas etre rechauffé de la meme maniere par les rayons solaires...

enfin.... quelqu'un a t-il une explication ?

Vous avez raison. Pas de matière, pas d'agitation moléculaire, pas de température.
La Thermodynamique est prise en défaut.
La température du vide est pourtant une réalité.
Mais il faut chercher ailleurs que dans l'agitation moléculaire pour comprendre ce qu'est la température.
La chaleur, qui est mesurée par la température (pour faire simple), est d'origine photonique.
J'en reste là pour aujourd'hui.

[invite8c514936]

Vous avez raison. Pas de matière, pas d'agitation moléculaire, pas de température.
La Thermodynamique est prise en défaut.

Pas du tout !! La thermodynamique ne définit pas la température par l'agitation moléculaire, et ce concept s'applique aussi à des systèmes qui ne sont pas "agités". Parmi les définitions que fournit la thermo, la plus proche de celle de la physique statistique est peut-être

Du moment que l'énergie interne et l'entropie sont définis, la température l'est aussi...

[invitef2ea68d7]

Bonjour,
Rappelons quelques propriétés de l'entropie d'un système:
- elle est toujours positive
- sa dérivée par rapport à l'énergie interne est toujours positive.

Ce qui fait que la température est toujours positive (en K évidement).

[invite8c514936]

Rebonjour,

Je vais passer pour le pinailleur de service, mais bon...

Rappelons quelques propriétés de l'entropie d'un système:
- elle est toujours positive
- sa dérivée par rapport à l'énergie interne est toujours positive

Ce n'est pas exact, il existe des systèmes pour lesquels la dérivée de S par rapport à U est négative (en ajoutant de l'énergie on restreint le nombre d'états possibles). C'est le cas par exemple dans certaines configurations d'un système de spins pouvant occuper seulement 2 états up ou down et placés dans un champ magnétique... La température peut alors être négative.

[invitef2ea68d7]

Non, non, tu fais bien de préciser ce point, qui m'avais échappé.
J'en suis resté à l'utilisation très classique de la thermo, aussi suis-je un peu surpris de te voir évoquer une température négative. J'ai toujours entendu dire par mes prof (il y a qq temps déjà c'est vrai) que le zéro absolu éatit inatteignable..; Ceci dit, je vois très bien comment expliquer cela mathématiquement, mais qu'est-ce que cela représente physiquement, une température négative? -3 K?

[invite8c514936]

Le zéro absolu est en effet impossible à atteindre. Pour reprendre l'exemple du système de spins, voici comment les choses se passent. Quand on part avec tous les spins dans l'état de basse énergie (down dans la suite), ça correspond à 1 état microscopique. Si j'ajoute assez d'énergie au système pour faire basculer 1 spin, le système va pouvoir occuper d'un coup un grand nombre d'états microscopiques (autant que de spins présents). La dérivée de l'entropie par rapport à l'énergie est très grande et l'énergie est très basse.

Au fur et à mesure qu'on continue d'ajouter de l'énergie, la dérivée de l'entropie par rapport à l'énergie devient de plus en plus basse, jusqu'à être nulle (quand la moitié des spins ont basculé). La température est alors infinie ! On peut noter à ce stade la différence fondamentale entre température et énergie : l'énergie est bien finie.

Continuons à ajouter de l'énergie. La dérivée de l'entropie par rapport à l'énergie devient alors négative avec une valeur petite en valeur absolue, la température bascule d'un coup de plus l'infini à moins l'infini. Ces deux températures sont en fait équivalentes du point de vue physique.

Puis la température continue de diminuer en valeur absolue (toujours négative), jusqu'à ce que tous les spins soient up. C'est l'état d'énergie maximale, pour lequel la température serait de nouveau nulle.

Les deux états de température nulle (l'état initial et l'état final) sont impossibles à atteindre en pratique ca il existe toujours des fluctuations qui peuvent faire basculer un des spins...

Maintenant, si on regarde ce qui se passe physiquement quand on place un corps de température négative avec un autre de température positive, on s'aperçoit que le flux de chaleur n'est pas orienté de la manière "intuitive", le corps de température négative n'est pas un "puits de chaleur" comme on pourrait s'y attendre...

[invite89edeb03]

salut salut !
voila ce que j'ai pu lire dans un article scientifique qui parlait de la colonisation de la lune :
outre les problèmes relatifs a la production d'eau et d'oxygène nécessaires a la vie, l'auteur précisait que la température lunaire était favorable seulement a un des 2 poles (car éclairé quasiment non-stop)

le hic : en absence d'atmosphère --> pas de matière.
et si pas de matière --> pas d'agitation d'atomes ni de molécules, i.e, pas d'agitation thermique...

alors quelle est cette température dont on nous parle tant.
la température des roches ? de la combinaison des astronautes ?

pourtant, ces 2 matériaux sont différents, et ont donc a coup sur des propriétés physiques différentes --> ils ne doivent pas etre rechauffé de la meme maniere par les rayons solaires...

enfin.... quelqu'un a t-il une explication ?

bjr
Je me posre qussi la question dans ces terlmes. J'ai fait une petirte recherlhe et je suis tombé sur ce fil:
http://forums.futura-sciences.com/thread26637.html
Il y a des répionses à ta question je crois.

[invited8cbeb88]

Bonjour, le problème avec votre formule est de déterminer l'énergie interne et l'entropie... Bonjour !
La température est une caractéristique physique concrète qui peut se mesurer.
Elle doit correspondre à une notion concrète et non pas à des fonctions d'état qui ne sont que des inventions (voir l'entropie) de l'esprit.
Votre définition de la température est théorique uniquement.
La Thermo classique définit la température comme fonction de l'énergie moyenne des molécules. C'est indéniable.
Demander à un physicien sérieux comment il définit la température du vide, comme il faut, par exemple, le faire dans l'expérience de Gay-Lussac et Joule, et vous verrez son embarras.
Je maintiens que la Thermo est prise en défaut, et pas que là...
Elle devra un jour revoir certaines de ses positions, moins utiliser les formules mathématiques, et mieux se pencher sur les problèmes physiques pour les comprendre.

[invite88ef51f0]

Salut,

La Thermo classique définit la température comme fonction de l'énergie moyenne des molécules

Effectivement.

Je maintiens que la Thermo est prise en défaut, et pas que là..

La thermo classique, mais pas la thermodynamique statistique qui, comme l'a montré Deep, n'est pas gênée... C'est parce que tu te limites à la thermo classique que tu butes sur ce problème.

Elle devra un jour revoir certaines de ses positions

Non, la thermo statistique marche très bien. Elle est néanmoins toujours en plein développement dans certaines domaines : états hors équilibre, systèmes granulaires, ...

moins utiliser les formules mathématiques

Ah... et pourquoi donc ?

et mieux se pencher sur les problèmes physiques pour les comprendre.

C'est exactement ce qu'elle fait...

[invite8c514936]

Bonjour, le problème avec votre formule est de déterminer l'énergie interne et l'entropie... Bonjour !

En quoi votre difficulté à appréhender ces concepts les rend moins valides ou pertinents ?

[invite72477e4c]

Bonjour,

Je cherche à avoir des réponses sur les températures qui règnent dans l'espace et sur la lune mais je constate que personne n'est unanime.

Pourrait-on sortir du cadre théorique et rentrez un peu plus dans la pratique, c'est-à-dire l'expérience ?

L'homme étant allez dans l'espace, pouvez-vous me dire qu'elles ont été les expériences menées dans l'espace ou sur la lune ( ) concernant les températures ou l'état de la matière soumis au vide et au rayonnement du soleil ?

Exemple concret: Prenez un astronaute dans l'ISS, munissez le d'une bouteille en verre rempli d'eau et contenant un thermomètre. Constatez que le thermomètre affiche la température ambiante, puis faites faire une sortie dans l'espace à l'astronaute avec cette bouteille.

Que se passe-t-il ?

Cordialement,

[invite786a6ab6]

...Exemple concret: Prenez un astronaute dans l'ISS, munissez le d'une bouteille en verre rempli d'eau...

Dans cette expérience, il n'y a rien de nouveau à apprendre je crois, parcontre quand une théorie permet de définir une température absolue négative (comme vu plus haut), on peut se poser la question de la validité de la notion de température dans ce genre d'extrapolation !

[invite72477e4c]

predigny, si il n'y a rien de nouveau dans cette expérience, cela veut dire que l'on sait comment vont se comporter ces élements dans l'espace ? Et bien, peux-tu me dire concrètement ce qui arrive à la bouteille en verre (état), à l'eau (état) et au thermomètre (temp. affichée) ? Car moi, je suis ignorant sur cette question.
L'eau passe-t-elle de l'état liquide à solide lorqu'elle ne se trouve pas éclairée directement par le soleil ?

Merci d'éclairer ma lanterne.

[invite03f54461]

Merci d'éclairer ma lanterne.

Normalement, l'eau va prélever toute la chaleur qu'elle peut au verre pour se vaporiser,
le thermomètre ...ça dépend où tu te le mets