Le second principe de la thermodynamique.

[invite93279690]

Je connais tous les mots (et un peu le sujet) mais j'avoue que ta tentative d'explication ne me parle pas beaucoup. En particulier

me paraît être un alignement de mots.

C'est un alignement de mots dans mon cas parce que je ne prends pas de protéine spécifique. Mais a priori, un changement de conformation d'une molécule biologique peut clairement se décrire par un choix pertinent des observables (pour le repliement des protéines la coordonnée de choix est souvent le nombre de contacts natifs dans la protéine, pour un moteur il doit sans doute y avoir des angles plus importants que d'autres, pour un facteur de transcription cela va être l'orientation du facteur et la distance à l'ADN etc...).

C'est une description qui me plait parce qu'en lien avec la thermodynamique et parce qu'elle permet de caluler les taux de réaction d'un état à un autre (bien entendu ces taux tout comme les états eux mêmes dépendent des choix d'observables).

Cela dit, comme la réaction n'est ici pas spontanée j'imagine que le changement conformationnel n'est même pas envisageable à l'équilibre (soit parce que la barrière à passer est trop haute soit parce que le puit correspondant n'existe même pas encore).

La seule explication que je vois alors (mais je peux me tromper) est que l'effet de l'hydrolyse de l'ATP est in fine de changer la topographie du paysage énergetique.
-----

[invite686ac3e5]

À 0 K "grande" veut dire très exactement "infini". Belle série de contrafactualités ne menant nulle part.

Plutôt que de m'agresser, tu ferais mieux de me relire et de ne pas poster des commentaire inutiles, en reprenant seulement une partie de ma phrase. D'ailleurs tu j'ai l’impression que tu ne sais pas ce qu'est une une approximation, qui est pourtant au cœur de la physique (expérimentale et théorique), la recherche de ce qui est négligeable ou non. et donc je doute que tu sois physicien. je répète (et ne viens pas citer des morceaux de phrase sans lire le tout). Si tu prend tu prends un thermostat de taille très grande, tu pourra négliger la variation de température de celui ci. Plus concrètement le rendement peut rester sensiblement constant pourvu que la capacité de la source froide soit grande devant celle du système. Expérimentalement (puisqu'il n'y a que ca qui a l'air de compter pour toi., une température de 70 K est assez facile a obtenir. ça fait déjà un rendement de 75 %, ce qui est bien plus que les 30 % théorique annoncée. Le maximum que l'ont puisse obtenir, c'est 100 %

Bref, le rendement de Carnot de 100 % est une limite théorique impossible à atteindre.

Une limite impossible a atteindre, c'est bien t'as du avoir polytechnique toi !


Deniers chose si vous n'avez pas compris que la physique néglige des choses, qu'elle ne soit en faite qu'une gigantesque approximation. Et bien ne faites plus de physique. Quelques exemples :
-La charge d'un électron aumente si on s'en approche, et tend vers l'infini
-La mécanique classique n'est qu'une approximation
-Électromagnétisme de Maxell n'est valable qu'a faible intensité des champs.

[mh34]

Bon, on arrête le tir, là, SVP!
Etorre, il est bien spécifié dans la charte que vous avez logiquement lue pour pouvoir vous inscrire ;

2. La courtoisie est de rigueur sur ce forum ........Vous pouvez critiquer les idées, mais pas les personnes.

Je vous demande donc instamment de la respecter, ce qui vous évitera des affirmations non fondées et ridicules au sujet de gens que vous ne connaissez pas.

[mach3]

Faut pas le prendre comme ça...

Si tu prend tu prends un thermostat de taille très grande, tu pourra négliger la variation de température de celui ci.

Il tiquait justement sur le fait que si le thermostat est à 0K, peu importe sa taille tu ne peux plus négliger sa variation de température.
La physique c'est aussi savoir faire les approximations quand on en a le droit.

Inutile de monter sur tes grands chevaux.

Pour que tout le monde soit d'accord, il suffit de modifier la phrase suivante :

Mais si tu prend Tf =0 tu atteins 100 %

par : si Tf tend vers 0, le rendement tend vers 100%

m@ch3

[mtheory]

Le maximum que l'ont puisse obtenir, c'est 100 %

"Petites" questions....

Point zéro d'un oscillateur harmonique en mécanique quantique, tu sais ce que c'est ?

Inégalité de Heisenberg avec q,p tu sais ce que c'est ?

exercice 1 : essayer d'appliquer le théorème d'équipartition de l'énergie à des oscillateurs quantiques....

exercice 2 : se documenter sur troisième principe de la thermodynamique

[invite686ac3e5]

"Petites" questions....

Point zéro d'un oscillateur harmonique en mécanique quantique, tu sais ce que c'est ?

Inégalité de Heisenberg avec q,p tu sais ce que c'est ?

exercice 1 : essayer d'appliquer le théorème d'équipartition de l'énergie à des oscillateurs quantiques....

exercice 2 : se documenter sur troisième principe de la thermodynamique

m@ch3

Je rebondi sur les dernière remarques, et je vois fait mon méa culpa, sur une erreur d'expression : quand j'ai voulu dire Tf=0 je parler de limite, je sais que le zéro n'est pas atteignable (troisième principe). Et oui je sais que du coup la capacité tend vers zéro, donc même si on pouvais atteindre cette limite, la machine thermique ne pourrait pas fonctionner puisque la source froide aurait une capacité nulle tant que sa température serait nulle. Mais en prenant Tf très faible, j'affirme toujours que le rendement TEND vers 100%
Sinon oui oscillateur harmonique en mécanique quantique, oui je le connais bien, ainsi que ses retombée. pourquoi ?

[invite686ac3e5]

Bon, on arrête le tir, là, SVP!
Etorre, il est bien spécifié dans la charte que vous avez logiquement lue pour pouvoir vous inscrire ;

je suis désolé, c’était un peu long et j'ai pas tout lu.... Donc toutes mes excuse et je ferais en sorte que ça ne se reproduise plus. Jsuis susceptible !

[mtheory]

Je rebondi sur les dernière remarques, et je vois fait mon méa culpa, sur une erreur d'expression : quand j'ai voulu dire Tf=0 je parler de limite, je sais que le zéro n'est pas atteignable (troisième principe). Et oui je sais que du coup la capacité tend vers zéro, donc même si on pouvais atteindre cette limite, la machine thermique ne pourrait pas fonctionner puisque la source froide aurait une capacité nulle tant que sa température serait nulle. Mais en prenant Tf très faible, j'affirme toujours que le rendement TEND vers 100%

C'est bien de reconnaitre que tu t'étais trompé mais tous le monde a bien vu qu'au début tu disais T=0 et pas T tend vers zéro et c'est bien là dessus que tous le monde te contredisait. Donc inutile de faire comme si tu l'avais pas dis. C'était faux et irréaliste.

Sinon oui oscillateur harmonique en mécanique quantique, oui je le connais bien, ainsi que ses retombée. pourquoi ?

Parce que l'oscillateur quantique est un exemple simple pour comprendre qu'en raison des inégalités de Heisenberg, un repos total pour des particules est impossible et que donc T=0 est impossible.

[Deedee81]

Salut,

changer la topographie du paysage énergetique.

C'est quoi un paysage énergétique ?

Une limite impossible a atteindre, c'est bien t'as du avoir polytechnique toi !

Ben oui, je suis en effet Polytechnicien (Faculté Polytechnique de Mons, ingénieur civil en électricité et automatique).

Attention, tu t'étais trompé dans la citation, elle n'était pas d'Amanuensis mais bien de moi (je ne t'avais fait aucun reproche )

Sinon oui oscillateur harmonique en mécanique quantique, oui je le connais bien, ainsi que ses retombée. pourquoi ?

Pas sur de savoir ce que Mtheory a en tête. Le fait est que l'état de base d'un système physique n'est jamais l'état de repos. Donc, c'est bien l'état 0K mais pas l'état d'énergie 0. D'où une question importante : est-ce que le théorème de Carnot s'applique à cette limite ou pas (c'est-à-dire est-ce que cela implique un rendement limite de 100 % ou légèrement inférieur ?).

Je ne me suis jamais penché sur le problème et ce n'est pas évident a priori. Le fait est qu'en vertu du troisième principe je pencherais pour 100%. Mais c'est à vérifier.

[Amanuensis]

par : si Tf tend vers 0, le rendement tend vers 100%

La seule chose qu'on puisse dire qui ait un sens clair est

"si Tf tend vers 0, la formule 1-Tc/Tf tend vers 100%"

assertion mathématique indiscutable.

Ce sens est mathématique, pas physique.

Point de vue physique (celui des "physiciens théoriciens" dont se moquait Etorre) : faire tendre Tf vers 0 n'est pas suffisant pour conclure quoi que ce soit qui ait un sens, faut aussi (parce qu'on s'éloigne des cas "moyens") définir précisément la notion de rendement (cf. remarque de Deedee sur les 2,7 K), s'occuper de la taille du réservoir (cf. remarques diverses), prendre en compte la mécanique quantique (cf. remarque de MTheory), etc.

Les "tendances vers la limite" sont le plus souvent très piégeuses en physique (avec comme archétype le "bing-bang" ...).

[invite686ac3e5]

Je reviens sur le sens premier de ma remarque : c’était parce que je me demandais d’où venais les 30 % annoncés. c'est pour cette raison que j'ai pris un exemple a 70 K (température facile a atteindre) et on trouve un rendement de 75 %. Et je reste sur mon affirmation qu'avec un cycle de Carnot, une température Tf faible (différente de zéro mais faible), une température Tc chaude , on s'approche de 100 %.

[mtheory]

Et je reste sur mon affirmation qu'avec un cycle de Carnot, une température Tf faible (différente de zéro mais faible), une température Tc chaude , on s'approche de 100 %.

ça, on s'en balance complétement.

[invite686ac3e5]

Pas sur de savoir ce que Mtheory a en tête. Le fait est que l'état de base d'un système physique n'est jamais l'état de repos. Donc, c'est bien l'état 0K mais pas l'état d'énergie 0. D'où une question importante : est-ce que le théorème de Carnot s'applique à cette limite ou pas (c'est-à-dire est-ce que cela implique un rendement limite de 100 % ou légèrement inférieur ?).

Je ne me suis jamais penché sur le problème et ce n'est pas évident a priori. Le fait est qu'en vertu du troisième principe je pencherais pour 100%. Mais c'est à vérifier.

J'aurai du lire ton psot avant C'est vrai que le zéro pose problème, d’ailleurs je pense que les lois de thermo classique, et la formule de Carnot pour des températures très faible, on peut les mettre a la poubelle...

[invite93279690]

C'est quoi un paysage énergétique ?

Je crois que je me transforme peu à peu en chimiste et donc utilise leurs termes comme si ils étaient connus de tous...à tord.

Le concept de paysage énergetique est juste l'analogue thermodynamique du champ de potentiel dont dérive la force en mécanique. La seule difference est que les variables peuvent être un peu plus abstraites qu'une position et qu'il faut remplacer le potentiel d'interaction par le potentiel thermodynamique adapté à la situation.

[JPL]

Pour retomber sur terre le rendement "théorique" devrait prendre en compte l'énergie dépensée pour abaisser la température de la source froide, sinon c'est de la sodomie de diptère en plein vol. Je n'ai pas vérifié mais je suppose que les 30% annoncés qui sont à l'origine de cette digression faisaient référence à un ordre de grandeur pour une source froide à "température ambiante", condition réaliste.

[mtheory]

Je crois que je me transforme peu à peu en chimiste et donc utilise leurs termes comme si ils étaient connus de tous...à tord.

Je suis assez surpris qu'il ne soit pas connu de tous, c'est une représentation standard en thermochimie et même en physique nucléaire pour l'énergie des noyaux.

Les potentiels thermodynamiques donnent l'énergie utilisable que l'on peut transformer en travail ou en chaleur, ou encore en transformation chimique.

Un paysage c'est la transcription en plus de 2 dimensions par exemple d'une cuvette de potentiel ou d'une surface d'énergie potentielle avec des maximas et des minimas.

Les chemins réactionnels ou de transformations vont avoir tendance à faire "rouler" le système vers son état d'énergie minimum dans une des vallées. Quand on parle de Landscape en théorie des cordes, ou de paysage cosmique, c'est exactement l'utilisation du même concept.

[Amanuensis]

à l'origine de cette digression faisaient référence à un ordre de grandeur pour une source froide à "température ambiante", condition réaliste.

Oui, bien sûr. Je parlais du vivant !

(Et pour un mammifère ou un oiseau (un manchot empereur par exemple), la "source froide" est même plutôt au-dessus de la température ambiante atmosphérique )

[Deedee81]

La seule difference est que les variables peuvent être un peu plus abstraites qu'une position et qu'il faut remplacer le potentiel d'interaction par le potentiel thermodynamique adapté à la situation.

D'accord ! C'est ce que j'appelle l'espace de configuration (plus exactement ici l'énergie en fonction des variables de ...).

Hé bien, et ça répond aussi à mtheory, je ne connaissais pas non plus cette terminologie

Là dessus ce que tu as écrit plus haut devient beaucoup plus clair

Merci Gatsu,

[JPL]

il faut remplacer le potentiel d'interaction par le potentiel thermodynamique adapté à la situation.

Avec un vocabulaire plus simple c'est ce qui est fait en biochimie depuis longtemps, aucun des mécanismes biologiques n'étant une machine thermique, y compris tous ceux qui reposent sur des "moteurs moléculaires". Donc je ne vois absolument pas cette longue digression sur le principe de Carnot

[mtheory]

Avec un vocabulaire plus simple c'est ce qui est fait en biochimie depuis longtemps, aucun des mécanismes biologique n'étant une machine thermique, y compris tous ceux qui reposent sur des "moteurs moléculaires". Donc je ne vois absolument pas cette longue digression sur le principe de Carnot

mais l'existence des potentiels thermodynamiques est une conséquence du second principe de la thermo. L'énergie interne d'un système ne peut jamais être transformer totalement en travail par exemple.

[JPL]

Parfaitement d'accord avec toi, je n'oublie pas l'entropie, mais on ne raisonne pas en biochimie sur des sources chaudes et des sources froides. On raisonne sur des conditions d'équilibre (ou de déséquilibre) réactionnel qui reposent en effet sur des potentiels énergétiques, lesquels reposent à leur tour sur les énergies libres standards et les concentrations des réactifs et des produits de la réaction (ou plus exactement des réactions couplées) ; en fait c'est que je voulais dire.

[Amanuensis]

les énergies libres

La notion d'énergie libre est une notion thermodynamique et fait intervenir les potentiels thermodynamiques.

Perso, "potentiel énergétique", je ne connais pas.

[JPL]

Perso, "potentiel énergétique", je ne connais pas.

Oui, c'est un lapsus. L'énergie libre standard (celle qu'on trouve dans les livres) c'est l'énergie libre à concentration molaire. Ne me cite pas de façon incomplète : j'ai écrit énergie libre standard et pas énergie libre.

[invite686ac3e5]

La notion d'énergie libre est une notion thermodynamique et fait intervenir les potentiels thermodynamiques.

Perso, "potentiel énergétique", je ne connais pas.

Il veut peut être parler de l’énergie potentiel ? ou l’énergie libre ?

[JPL]

Pour éviter de me faire corriger à nouveau je précise qu'on ne parle pas d'énergie libre mais de variation d'énergie libre .
La variation d'énergie libre standard est . En toute rigueur cela dépend aussi des conditions ambiantes, en pratique uniquement la température et le pH pour les réactions biologiques. C'est pourquoi on voit parfois apparaître dans les ouvrages de biochimie un qui correspond aux conditions biologiques considérées comme les plus habituelles (25°C et pH=7).

Edit : quand je parle de température, je parle de la température à laquelle se déroule la réaction. C'est sans rapport avec la différence de température dans une machine thermique. En première (et même deuxième ) approximation la chaleur dégagée par le fait que la conversion n'a jamais un rendement de 100% se "dilue" dans le milieu réactionnel et on peut considérer que la réaction se déroule à température constante.

[Amanuensis]

Ne me cite pas de façon incomplète : j'ai écrit énergie libre standard et pas énergie libre.

Quelle différence pour le propos de mon intervention ? Quelle est l'intérêt de cette critique, que je perçois gratuite ?

[Amanuensis]

Sinon, la digression courante est due à la réaction de Mtheory à l'expression "aucun des mécanismes biologiques n'étant une machine thermique". Certes, mais cela n'implique pas que les mécanismes biologiques ne seraient pas des phénomènes thermodynamique (ce que disent gatsu et Mtheory), la thermodynamique ne se limite pas aux machines thermiques (1).

Ces phénomènes sont modélisables dans le cadre de la thermodynamique, avec en particulier l'usage des potentiels thermodynamique et (pour ce dont parle gatsu) d'une géométrie permettant de parler en termes de "surfaces" ou de "paysages". La notion de variation de l'énergie libre est tout à fait dans le cadre du modèle dont parle gatsu.

(1) Et mon intervention originelle visait justement à comparer les dispositifs biologiques et les machines thermiques, à essayer d'exhiber la différence ; seulement, cette comparaison doit se faire dans un cadre commun, et je ne vois pas quel autre cadre peut être utilisé que la thermodynamique (surtout que ce cadre convient très bien !)

[JPL]

Réponse au message 56.

Simplement parce que la variation d'énergie libre réelle dépend de la variation d'énergie libre standard (qu'on trouve dans les livres) et de la concentration des réactifs et produits.


Pour une réaction fictive de type A -> B. En réalité on a plutôt A + B -> C + D

[JPL]

la thermodynamique ne se limite pas aux machines thermiques (1).

Absolument et je n'ai jamais dit le contraire. Sauf que je n'ai pas compris la digression trop longue sur ce qui ne relevait que des machines thermiques (tout ce qui a trait à la source froide par exemple).

je ne vois pas quel autre cadre peut être utilisé que la thermodynamique (surtout que ce cadre convient très bien !)

Absolument.

[invite93279690]

Réponse au message 56.

Simplement parce que la variation d'énergie libre réelle dépend de la variation d'énergie libre standard (qu'on trouve dans les livres) et de la concentration des réactifs et produits.


Pour une réaction fictive de type A -> B. En réalité on a plutôt A + B -> C + D

Arf, dès qu'on arrive en chimie je suis paumé .

Tu as raison de dire que les quantités mesurées sont reliées aux potentiels standards (et je n'y comprends à peu près jamais rien d'ailleurs). Mais par contre, la physique (ou la chimie d'ailleurs) ne dépend habituellement pas -et heureusement- de la référence choisie.

Dans la théorie des taux de transition qui utilise pécisément les paysages d'énergie libre dont je parle, on s'intéresse usuellement à des réactions à molécule unique pour un certain type de contraintes macroscopiques sur le système (comme tu le soulignes pour la biologie par exemple : concentration en sel, pH etc..).

Faire intervenir la concentration en réactifs est censé être une étape ultérieure du processus de calcul de l'ensemble de la cinétique du problème (pour comparer aux manips ensuite) et peut être très délicat s'il y a coopérativité, si le milieu est dense etc...

Remarque : je donne ce commentaire juste pour signaler que pour passer du d'une manip au paysage dont je parle ce n'est a priori pas direct.