Température et energie cinétique??

[sofdu59]

Bonjour,

Pour définir la température d'un corps, j'ai lu dans plusieurs ouvrages qu'elle rendait compte de l’énergie cinétique moyenne des particules constituant le corps en question, particulièrement l'énergie cinétique de translation .

J'ai deux petites questions auxquelles je ne trouve pas de réponse:

-Pourquoi parle-t-on que des mouvements de translation et pas des mouvements de vibration ou de rotation?
-Cette définition s'applique t-elle uniquement aux gaz? Qu'en est-il des solides et des liquides? Y a-t- il une différence dans la définition si on parle de ces deux autres états?
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[mach3]

-Pourquoi parle-t-on que des mouvements de translation et pas des mouvements de vibration ou de rotation?

tout entre en ligne de compte, mais la répartition de l'énergie dans les mouvement de translation (le spectre de vitesse) est caractéristique de la température à lui seul, de même pour les vibrations et les rotations (en fait chaque degré de liberté participe à la hauteur de kT/2 si je ne me trompe pas). A l'équilibre, les niveaux d'énergie de translation, de vibration et de rotation sont peuplés suivant une loi statistique bien précise dépendante de la température. Les niveaux d'énergie des électrons comptent aussi, mais aux températures "normales" leur contribution est plus que marginale.
A noter que dans certains cas (gaz monoatomique) il n'y a pas de rotations ou de vibrations.

Ca marche dans tous les états de la matière, mais il y a des contributions en plus pour les solides : les vibrations du réseau cristallin (phonons) et le remplissage des bandes électroniques (recouvrements globaux des orbitales atomiques sur l'ensemble du réseau cristallin).

m@ch3

[sofdu59]

OK merci bien mach3, pas très évident de définir cette notion de température, je veux dire donner une définition simple correcte de la température à l'échelle microscopique.

Que penser de la formulation "La température est la mesure de l'énergie cinétique moyenne des particules" sachant qu'une énergie s'exprime en joule? Dire plutôt "qu'elle mesure le niveau d'agitation des particules" serait-il plus acceptable?


En fait je cherche une formulation qui ne soit pas tres compliquée (compréhensible par le commun des mortels) mais qui soit correcte scientifiquement.

[mach3]

Que penser de la formulation "La température est la mesure de l'énergie cinétique moyenne des particules" sachant qu'une énergie s'exprime en joule?

vu qu'il y a (au premier ordre) une relation de proportionnalité, l'affirmation semble correcte (on mesure bien des masses en kg via le poids en N, et le pire c'est les balances l'indique directement en kg!!).
L'énergie thermique moyenne par particule est définie comme : E = fkT/2 avec k la constante de Boltzmann (J/K) et f le nombre de degré de liberté. L'énergie thermique liée aux translations uniquement (et donc à l'énergie cinétique) est donc 3kT/2. Une mesure de T peut donc se convertir en énergie cinétique moyenne des particules.

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[sofdu59]

vu qu'il y a (au premier ordre) une relation de proportionnalité, l'affirmation semble correcte (on mesure bien des masses en kg via le poids en N, et le pire c'est les balances l'indique directement en kg!!).
L'énergie thermique moyenne par particule est définie comme : E = fkT/2 avec k la constante de Boltzmann (J/K) et f le nombre de degré de liberté. L'énergie thermique liée aux translations uniquement (et donc à l'énergie cinétique) est donc 3kT/2. Une mesure de T peut donc se convertir en énergie cinétique moyenne des particules.

m@ch3

Ok Oui c'est vrai pas mal l'analogie avec le poids j'y avais pas penser. Par contre dernière petite question (et je t'embêtes plus lool) tu sembles distinguer dans ton message énergie cinétique et energie thermique, quelle différence y a t-il entre les deux, j'ai du mal à saisir la nuance qui peut apparaître parfois entre ces deux énergies?

Désolé pour ces questions qui peuvent paraître bêtes mais j'aime que ce soit clair dans mon esprit toutes ces notions :/

[mach3]

tu sembles distinguer dans ton message énergie cinétique et energie thermique, quelle différence y a t-il entre les deux, j'ai du mal à saisir la nuance qui peut apparaître parfois entre ces deux énergies?

dans l'énergie thermique il y a l'énergie cinétique due aux translations, mais également de l'énergie élastique (vibrations) et de l'énergie de rotation. Il y a tout ce qui n'est pas énergie potentielle dedans en fait (attention on ne considère pas ici l'énergie nucléaire et l'énergie de masse). L'ensemble énergie thermique + énergie potentielle microscopique donne l'énergie interne d'un système.

m@ch3

[sofdu59]

Ok je te remercie pour tes réponses, c'est plus clair maintenant. Comme quoi on lit tout et son contraire sur le net :

http://www.futura-sciences.com/magaz...hermique-8185/

"L’énergie thermique est l’énergie cinétique due aux mouvements des atomes ou molécules d’un corps"

http://teacherweb.com/ON/EcoleSecond...3-Pg-15-17.pdf

énergie thermique : quantité totale de l’énergie cinétique et de l’énergie d’attraction de toutes les particules
d’un matériau

et là encore autre chose (lol)

https://books.google.fr/books?id=fD5...9tique&f=false

[sofdu59]

Et aussi sur le site de la CAMEF (organisme du ministere de l'education canadien(!) ) lol


http://camef.nbed.nb.ca/sciences_5_8...rschaleur.html
L’énergie thermique correspond à l’énergie interne (cinétique et potentielle) de l’ensemble des particules d’une substance.

[mach3]

c'est tout le problème des termes et des définitions. Moi ce que je connais bien c'est l'énergie interne qui est la somme des énergies cinétiques et potentielles microscopiques (ça englobe toutes les contributions).
La confusion vient peut-être du fait que pour un gaz parfait l'énergie interne et l'énergie thermique sont égales (il n'y a pas d'interaction entre les particules donc pas d'énergie potentielle microscopique).

m@ch3