Température et densité des gaz interstellaires

[dédé29]

bonjour
J'ai une question qui peut paraitre triviale mais dont je ne trouve pas la réponse .
J'ai retenu que la densité des gaz interstellaires est très faible par rapport à celle de l'atmostphère . Toutefois on peut avoir des gaz très chauds ou très froids ; comment est-ce compatible avec une si faible densité ? Pour moi la température est une mesure de l'agitation moléculaire ; est-ce possible avec une faible densité ? Je croyais que l'agitation correspondait aux chocs entre particules qui échangeaient ainsi leur énergie . Ou est mon erreur ?
Merci de me répondre
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[Kelthuzad]

La température correspond à la vitesse des particules de gaz.
La densité est une masse par unité de volume.

Tu peux avoir un gaz à faible pression à 1500 °C, la chaleur se sentira moins qu'à forte pression.

Grossièrement une particule agitée toute seule correspond à un gaz à haute température mais à faible pression.

[Gloubiscrapule]

Toutefois on peut avoir des gaz très chauds ou très froids ; comment est-ce compatible avec une si faible densité ? Pour moi la température est une mesure de l'agitation moléculaire

La densité ne change pas l'agitation moléculaire, c'est juste qu'il y a moins de chocs, ou que le libre parcours moyen des particules est plus grand. Si je mets une surface, l'impulsion donnée à cette surface est moins grande quand la densité est plus faible, cela correspond à une pression plus faible mais il n'y a pas d'incompatibilité entre température et densité.

[dédé29]

Merci de vos réponses ; mais de quoi dépend l'agitation moléculaire ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[carracas]

Merci de vos réponses ; mais de quoi dépend l'agitation moléculaire ?

A mon sens de l' énergie des molécules, energie recue par collision avec d'autres molécules ou pas rayonnement, enfin je pense.

[Kelthuzad]

Merci de vos réponses ; mais de quoi dépend l'agitation moléculaire ?

De l'énergie reçue.

[Gilgamesh]

bonjour
J'ai une question qui peut paraitre triviale mais dont je ne trouve pas la réponse .
J'ai retenu que la densité des gaz interstellaires est très faible par rapport à celle de l'atmostphère . Toutefois on peut avoir des gaz très chauds ou très froids ; comment est-ce compatible avec une si faible densité ? Pour moi la température est une mesure de l'agitation moléculaire ; est-ce possible avec une faible densité ? Je croyais que l'agitation correspondait aux chocs entre particules qui échangeaient ainsi leur énergie . Ou est mon erreur ?
Merci de me répondre

Prend N molécules de gaz dans une pièce de volume V.

Chaque molécule à une vitesse v et l'ensemble possède une certaine énergie dite interne U qui est la somme des N énergies cinétiques (~Nmv²)

Tu ouvre la porte et derrière il y a une pièce totalement vide où le gaz peut s'expandre.

Quelle est l'énergie interne du gaz U après que tu ais ouvert la porte et qu'il ait pris ses quartiers dans la nouvelle pièce ?

Logiquement, c'est exactement la même : dU=0. La pression a diminué, mais pas la température, vu que les vitesses des molécules n'ont pas bougées ; c'est ce qu'on appelle une détente de Joule.

Maintenant, tu as pu apprendre qu'un gaz qui se détend refroidit (principe du refrigérateur ou de toute liquéfaction des gaz), ce qui est contradictoire avec ce qui précède. Dans ce cas, c'est en rapport avec le fait que l'autre pièce n'est pas totalement vide, qu'elle contient des molécules, qui vont être mise en mouvement pas le gaz chaud de la première pièce. La sommes des impulsions reste conservée (somme des mv + impulsion du centre de masse), ainsi que l'énergie (somme des mv² + l'énergie cinétique du centre de masse) mais la moyenne du carré des vitesse (somme des mv²), elle, à diminuée, ce qui signifie que la température a diminuée (et que le gaz en se détendant a fourni un travail, qu'il faut retrancher de son énergie interne) ; c'est une détente de Joule-Thomson.

Plus le milieu de la "deuxième pièce" est raréfié, plus on se rapproche de la détente de Joule. Comme l'espace est extrêmement raréfié, la température en première approche change peu avec l'expansion du gaz.

Maintenant, les milieux astrophysiques évoluent sur de longues durées et le calcul des variables thermodynamiques (pression, densité, vitesse) inclue un travail (le gaz repousse un milieu exterieur, ou au contraire est compressé par lui) et un apport d'énergie (les étoiles émettent un rayonnement qui est absorbé et qui réchauffe le gaz, les rayonnement cosmique apporte un travail) et en définitive l'état final ne correspond pas à des raisonnements élémentaires. Mais en gros la température du milieu "moyen" va correspondre à la température de surface des étoiles, ce qui revient à dire que les 'compartiments' des gaz (celui, dense, des étoiles et celui, raréfié, du milieu interstellaire), sont à l'équilibre.

[dédé29]

Merci de vos informations très satisfaisantes .