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expansion et energie



  1. #1
    kc01

    Question expansion et energie


    ------

    hello tout le monde

    Me revoilà avec mes questions debiles lol

    Je voulais savoir, avec l'expansion de l'Univers, la longueur d'onde des photons va s'allonger donc le photon va perdre de l'energie, je voulais savoir ou passe cette energie ?

    Aussi, je voulais savoir, la temperature de l'univers diminue avec l'expansion, et donc celui ci doit perdre de l'energie d'apres la formule de thermodynamique: dQ=nCvdT avec dQ la variation de chaleur, n la quantité de matiere et T la temperature.
    En fait en cours on a bien vue que pour qu'un gaz perde de l'energie sous forme de temperature il faut detendre le gaz (par exemple un gaz enfermé dans un piston) pour que ce gaz effectue un travail positif et donc fournisse de l'energie au milieu exterieure et donc voit sa temperature baisser. Aussi on a bien vu qu'un gaz qui se detend dans du vide, comme il n'y a pas de parois sur laquelle la pression s'exerce, le gaz ne va pas perdre d'energie et sa temperature va rester la meme.


    Or voila ma deuxieme question: Si l'Univers voit sa temperature baisser avec l'expansion, sur quoi appuie il ? et surtout où va l'energie perdue ( l'energie noire ? car je crois avoir vu quelque part que la densité d'energie noire devait etre constante)

    En tout cas un chose est sure, l'energie perdu ne peut pas aller à un millieu exterieur à l'univers vu que normalement il n'y a pas d'exterieur lol


    bref encore une fois merci d'avance de vos reponses


    @+
    kc01

    -----

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  3. #2
    Coincoin

    Re : expansion et energie

    Salut,
    C'est plus subtil que ça car il n'est pas possible de parler de l'énergie totale de l'univers :
    http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=123132
    Encore une victoire de Canard !

  4. #3
    kc01

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Salut,
    C'est plus subtil que ça car il n'est pas possible de parler de l'énergie totale de l'univers :
    http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=123132
    hello et merci pour le lien

    Si j'ai bien compris pour l'Univers en expansion, on ne peut pas parler de conservation de l'energie. Par contre je ne comprends toujours pas pourquoi l'Univers se refroidit avec l'expansion car en thermodynamique lors d'une transformation adiabatique, une detente induit une perte d'energie du systeme donc une temperature qui diminue. mais cela n'est valable que pour un systeme fermé, or pour un systeme ouvert, il n'y a pas de "pression" sur des parois donc pas de transfert d'energie au milieu exterieur l'energie du systeme reste la meme donc comme la quantité de matiere ne bouge pas, la temperature reste aussi la meme.

    Or pour l'univers la temperature diminue avec l'expansion, je voudrais donc savoir sur quoi l'univers exerce il une pression pour satisfaire à cette detente thermodynamique ?

    encore merci

  5. #4
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par kc01 Voir le message
    Par contre je ne comprends toujours pas pourquoi l'Univers se refroidit avec l'expansion car en thermodynamique lors d'une transformation adiabatique, une detente induit une perte d'energie du systeme donc une temperature qui diminue.
    Euh... non. Pas une une détente adiabatique, par définition...


    a+
    Parcours Etranges

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    kc01

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Euh... non. Pas une une détente adiabatique, par définition...


    a+
    hello

    Je suis etonné, j'ai toujours appris que lors d'une detente adiabatique, il n'y a pas d'echange d'energie sous forme de chaleur, mais juste sous forme de travail au milieu exterieur. De ce fait je ne comprends pas, comme la temperature de l'univers diminue avec l'expansion, je me demande sur quoi appuie l'Univers pour fournir de l'energie au milieu exterieur si l'on part du principe que celui ci subit une detente adiabatique ?


    Je me rends compte que ma question est vraiment stupide, je fait une erreur quelque part, voilà que je me mets à parler d'un exterieur à l'univers lol


    merci

    @+
    kc01

  8. #6
    b1a2s3a4l5t6e7

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par kc01 Voir le message
    hello
    Je me rends compte que ma question est vraiment stupide, je fait une erreur quelque part, voilà que je me mets à parler d'un exterieur à l'univers lol
    merci kc01
    Salut, votre question n'est pas stupide du tout, et selon moi il y a plusieurs endroit ou la température augmente au lieu de diminuer,par exemple:
    il y a des gaz tres peu dense entre les galaxies(dans des amas de galaxies)
    qui ont une température tres élevé et a certain endroit (entre les amas de galaxies par exemple) ou les gaz sont beaucoup plus froid et possiblement qu'a ces endroits la température diminue.
    J'ai probablement vu de ces détails en cherchant de l'information sur le vent cosmiques(sur le web).
    Autre chose importante que j'ai retenu,c'est que meme si l'espace contient peu d'atomes,les forces gravitationels des galaxies dans un amas de galaxies,condense ces gazs peu dense et peuvent donc augmenter la température de ces gazs considérablement et il est aussi facile d'imaginée le processus inverse entre les amas de galaxies,la ou il y a une inflation de l'espace,d'ailleurs je conclus personnellement le refroidissement de ce milieu de cette facon.
    Donc,le simple fait de la variance des fréquences des collisions des particules dans les gazs du a la variance de densitée de ces gazs expliquent pourquoi la température varie et comme le volume total de L'Univers augmentent, la dilatation des zones de gazs l'emportent sur la contraction des zones de gazs,ce qui fait que la température moyenne de L'Univers peut tres bien etre en baisse.
    N'oubliez pas que dans un gaz la température est proportionel a l'énergie cinétique de ces molécules(si je me souvien bien).
    Merci de votre attention et de votre intérêt.

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  10. #7
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par b1a2s3a4l5t6e7 Voir le message
    Salut, votre question n'est pas stupide du tout, et selon moi...

    Selon moi, il vaut mieux que tu oublies.


    a+
    Parcours Etranges

  11. #8
    alain_r

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par kc01 Voir le message
    hello

    Je suis etonné, j'ai toujours appris que lors d'une detente adiabatique, il n'y a pas d'echange d'energie sous forme de chaleur, mais juste sous forme de travail au milieu exterieur. De ce fait je ne comprends pas, comme la temperature de l'univers diminue avec l'expansion, je me demande sur quoi appuie l'Univers pour fournir de l'energie au milieu exterieur si l'on part du principe que celui ci subit une detente adiabatique ?


    Je me rends compte que ma question est vraiment stupide, je fait une erreur quelque part, voilà que je me mets à parler d'un exterieur à l'univers lol


    merci

    @+
    kc01
    Faites attention au fait que le premier principe de la thermo est une réécriture de la loi de conservation de l'énergie (la variation d'énergie interne est égale au travail apporté de façon ordonnée (-PdV) et désordonée (la chaleur)). En cosmologie vous n'avez pas conservation de l'énergie, parce que celle-ci est intimement liée au fait que l'espace est statitique, ce qui n'est pas le cas en cosmologie. Se demander où va l'énergie ou je ne sais quoi est donc globalement sans objet.

  12. #9
    nissart7831

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par alain_r Voir le message
    En cosmologie vous n'avez pas conservation de l'énergie, parce que celle-ci est intimement liée au fait que l'espace est statitique, ce qui n'est pas le cas en cosmologie.
    Pour être encore plus précis, la non-conservation de l'énergie est due au phénomène d'expansion de l'univers ou y a t'il autre chose?

  13. #10
    b1a2s3a4l5t6e7

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par alain_r Voir le message
    Se demander où va l'énergie ou je ne sais quoi est donc globalement sans objet.
    Salut,il a cependant un petit détail que kc01 semble oublié,apres avoir compris ce petit détail il pourra plus facilement comprendre sa question dans les moindres détails:
    en quelques mots je tien a bien faire savoir ,que meme si un gaz n'est pas contenu dans un récipient avec des bords,les particules voisines qui entre en collision avec une particules peuvent jouer le meme role que le bord d'un récipient et un piston,ici les forces de contraction et de dilatation peuvent quand meme jouer le meme role qu'un piston.
    Merci de votre attention et de votre intérêt.

  14. #11
    Barmecides

    Re : expansion et energie

    Faites attention au fait que le premier principe de la thermo est une réécriture de la loi de conservation de l'énergie (la variation d'énergie interne est égale au travail apporté de façon ordonnée (-PdV) et désordonée (la chaleur)). En cosmologie vous n'avez pas conservation de l'énergie, parce que celle-ci est intimement liée au fait que l'espace est statitique, ce qui n'est pas le cas en cosmologie. Se demander où va l'énergie ou je ne sais quoi est donc globalement sans objet.
    Il y a quelque chose que je ne comprend pas. Toutes les lois physiques (microscopiques en particulier) sont invariantes dans le temps. Comment donc pourrait il y avoir non conservation de l'energie ?
    Si l'on imagine un univers constitue de deux particules qui s'eloignent, l'ensemble a bien une energie constante ?
    Dernière modification par deep_turtle ; 09/05/2007 à 10h09. Motif: Utilisez les balises QUOTE !

  15. #12
    alain_r

    Re : expansion et energie

    Il y a quelque chose que je ne comprend pas. Toutes les lois physiques (microscopiques en particulier) sont invariantes dans le temps. Comment donc pourrait il y avoir non conservation de l'energie ?
    Si l'on imagine un univers constitue de deux particules qui s'eloignent, l'ensemble a bien une energie constante ?
    L'expansion n'est pas invariante dans le temps ! (son on inverse le temps, on a une phase de contraction).

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  17. #13
    Barmecides

    Re : expansion et energie

    L'expansion n'est pas invariante dans le temps !
    Oui mais cela n'est que la solution de l'equation influencee par les conditions initiales. L'equation elle-meme regissant cette expansion est invariante dans le temps, ou me tromperais-je ?
    Dans le systeme de deux particules se repoussant, il y a aussi une expansion infini et pourtant vous conviendrez qu'il y a conservation de l'energie et de la quantite de mouvement si les equations sous-jaccentes sont invariantes dans le temps et l'espace.
    Dernière modification par deep_turtle ; 09/05/2007 à 10h10. Motif: utilisez les balises QUOTE !

  18. #14
    alain_r

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    Oui mais cela n'est que la solution de l'equation influencee par les conditions initiales. L'equation elle-meme regissant cette expansion est invariante dans le temps, ou me tromperais-je ?
    Dans le systeme de deux particules se repoussant, il y a aussi une expansion infini et pourtant vous conviendrez qu'il y a conservation de l'energie et de la quantite de mouvement si les equations sous-jaccentes sont invariantes dans le temps et l'espace.
    La conservation de l'énergie se démontre mathématiquement (exercice : le faire) par le fait que l'espace a strictement les mêmes propriétés par translation dans le temps. Par exemple, sa courbure doit rester la même. Ce n'est pas le cas quand il est en expansion. De plus, la notion même d'énergie ne peut être proprement définie que si l'espace possède certaines propriétés géométriques (on parle de platitude asymptotique), qui disent en gros que l'on doit avoir un espace "ordinaire" (sans expansion) "loin" des sources de champ gravitationnel. Cela n'est pas non plus vérifié en cosmologie. Au final, on a une quantité dont la définition même est problématique (l'énergie), et dont des théorèmes très généraux indiquent qu'elle n'a de toute façon aucune raison d'être conservée, quelle que soit la façon dont on la définit.

  19. #15
    Barmecides

    Re : expansion et energie

    Merci,

    je viens de consulter un peu mes vieux cours et je vois effectivement que l'energie n'est pas conservee dans ces geometries bien compliquees.
    Plus exactement, il semble que le tenseur energie-impulsion soit conserve mais par rapport a la derivee covariante et la est toute la difference !

    Cela dit en passant, j'ai une autre question. On parle d'acceleration de l'expansion de l'Univers. Mais acceleration par rapport a quoi, quel temps ? Il y aurait donc un temps privilegie dans l'Univers ?

  20. #16
    alain_r

    Re : expansion et energie

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    Merci,

    je viens de consulter un peu mes vieux cours et je vois effectivement que l'energie n'est pas conservee dans ces geometries bien compliquees.
    Plus exactement, il semble que le tenseur energie-impulsion soit conserve mais par rapport a la derivee covariante et la est toute la difference !

    Cela dit en passant, j'ai une autre question. On parle d'acceleration de l'expansion de l'Univers. Mais acceleration par rapport a quoi, quel temps ? Il y aurait donc un temps privilegie dans l'Univers ?
    Dans un univers homogène et isotrope, il existe en chaque point un référentiel privilégié, à savoir celui dans lequel le rayonnement reçu et l'expansion sont isotropes. Ce temps là, appelé temps cosmique, correspond à peu près au temps mesuré sur terre, puisque le dépalcement de la Terre par rapport à l'expansion est faible (de l'ordr de 400 km/s). L'accélération de l'expansion se mesure par rapport à celui-ci.

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