Echanges thermiques au sein d'un gaz et température
Y-a-t-il au sein d'un gaz des échanges thermiques
(rayonnement, collisions) qui font tendre les molécules vers un même niveau d'énergie ?
Ou bien est ce que la température reste essentiellement la résultante du brassage statistique ?
Connaissant l'énergie d'une seule molécule, pourrait on lui associer une température et supposant un ensemble de molécules parfaitement identiques ?
Bonjour,
Dans un gaz, les échanges thermiques ne donnent pas aux molécules la même énergie, mais une distribution d'énergie (Maxwell-Boltzmann)
La température représente la moyenne de l'énergie lorsque l'équilibre est atteint.
L'image qui consiste à mettre ensemble des molécules de même énergie donnera bien un mélange à la température qui correspond à cette énergie, mais l'équilibre ne sera pas des molécules ayant toutes cette énergie moyenne.
Cette tendance vers l'équilibre a été l'objet de nombreuses recherches mathématiques dont la plus récente est due à Villani, devenu célèbre à cause de cela.
Comprendre c'est être capable de faire.
Salut,
Dit sunyata, depuis le temps, tu devrais le savoir : et le petit bonjour ?
Ca se fait parfois mais c'est à prendre comme quelque chose de formel, l'habitude de parfois exprimer les énergies sous forme de températures dans certains domaines comme en astrophysique. Mais ce n'est pas comme la température statistique au sens habituel (voir la réponse de phys4, rien à ajouter si ce n'est le lien https://fr.wikipedia.org/wiki/C%C3%A...lani#Recherche ) plutôt comme un choix un peu bizarre d'unitésEnvoyé par sunyata
(il y a pleins de trucs comme ça, comme la durée de vie de certaines particules exprimées sous forme d'une énergie, très typique pour les "résonances", des particules à la durée de vie si brève qu'ils ne laissent pas de trace dans les détecteurs, seulement les résultats de leurs interactions ou annihilations)
Dernière modification par Deedee81 ; 17/11/2019 à 14h45.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Salut,
Je connais les généralités concernant la signification statistique de la température.
L'objet de mon questionnement se porte plutôt sur les interactions de nature quantique au sein des molécules d'un gaz. Les échanges thermiques.
Il pourrait y avoir 2 lecture de l'entropie d'un gaz :
- Une lecture purement statistique, donc en théorie réversible, quoique cette réversibilité et statistiquement hautement improbable.
et efficace pour prédire la valeur de l'entropie.
- Une lecture quantique, portant sur la répartition des quanta d'énergie/nombre de molécules qui tendraient par leurs échanges par rayonnement à s'homogénéiser vers un même état d'énergie.
La grosse différence serait que s'agissant d'échange de nature quantique il ne sont pas réversibles, car pas comparable à des boules Newtoniennes.
Je ne sais pas si mon questionnement est clair, mais il porte sur l'hypothèse d'une irréversibilité de l'augmentation de l'entropie qui ne serait pas réversible su fait de l'existence
d'interaction de nature quantiques.
Je suppose que lorsque de molécule se percute, il y a par exemple une interaction quantique irréversible comparable à une mesure.
Idem pour un échange de photons.
Cordialement
Ma question peut se résumer à :
Si Boltzmann avait eu connaissance de la physique quantique, le débat houleux qui a suivit la diffusion de sa théorie statistique de l'entropie aurait-elle eu lieu ??? ( Paradoxe de Lochsmidt et toutiquanti...)
A l'époque toute la démonstration de l'augmentation d'entropie repose sur des molécules assimilées à des billes parfaitement élastiques, qui interagissent selon les lois de Newton,
qui elles sont éminemment réversibles par reversement du temps. D'où la gageure pour Boltzmann d'expliquer l'irréversibilité la seconde loi de la thermodynamique à partir de lois réversibles.
L'argument qui rend compte de l'irréversibilité a porté sur le temps de recurrence proposer par Poincaré. Le retour à la configuration de départ est possible selon les lois de Newton, bien que hautement improbable.
Cependant aujourd'hui on connait la nature des interactions intermoléculaires fondées sur la physique quantique.
- L'hypothèse de Boltzmann était par ailleurs fondée sur des hypothèses qu'on sait aujourd'hui être fausses, en particulier il considère comme hypothèse de son calcul que les collisions intermoléculaires sont relativement rares,
ce qui n'est pas du tout le cas. Les molécules d'un gaz sont fortement collisionnelles : Dans des conditions normales de température et de pression il se produit entre les molécules d'un gaz comme l'hélium : 10^10 collisions par seconde
- Par ailleurs Boltzmann ignorait tout des propriétés optiques des molécules, et notamment sur leur capacité à échanger de l'énergie par rayonnement (quantas de lumière)
Cordialement
Je pense que oui, cela ne change rien :
C'est quoi l'irréversibilité quantique, les collisions quantiques sont parfaitement réversibles, connaissez vous les diagrammes de Feynmann ?
Les collisions élastiques qui ne changent pas les états suivent les lois de Newton, et c'est le cas dans un gaz s'il n'y a pas de réaction chimique.
L'entropie résulte des lois statistiques.
Comprendre c'est être capable de faire.
Les diagrammes de Feynman, oui
je sais de quoi il s'agit, mais pas assez
pour avancer dans mon questionnement :
Que disent-il ?
La réversibité est implicite dans les diagrammes
C'est bien cela ?
Non je ne suis pas d'accord avec cette affirmation.
C'est le calcul de l'entropie qui repose sur des principes statistiques mais pas le phénomène sous jacent.
Cordialement
Bonjour,
Si Boltzmann revenait parmi nous aujourd'hui, la controverse n'aurait pas lieu, car nous pourrions expliquer à ses détracteurs,
que l'irréversibilité du second principe de la thermodynamique ne repose par uniquement sur un état statistique potentiellement réversible,
mais dépend aussi de l'histoire du système qui repose sur la dynamique des corrélations causales entre les particules qui est unique.(liée à l'histoire du système)
L'irréversibilité du second principe est d'autant plus consommée que l'histoire du système est noyée dans le bruit statistique.
Un nombre infini de configurations physiques équivalentes peuvent expliquer l'état présent du système.
L'irréversibilité résulte du fait qu'on ne peut reconstituer l'histoire du système à partir de la connaissance de son état présent. Il s'agit en l’occurrence d'une dynamique chaotique.
Pour connaitre l'histoire du système il faudrait une infinie précision sur l'état présent du système pour remonter le fil unique de son histoire à partir de lois pourtant réversibles.
Hors cette infinie précision est interdite du fait du nombre de degrés de liberté qui existe au sein de chaque molécules qui ne sont pas assimilables à des sphères Newtoniennes.
C'est pour cette même raison qu'on ne peut pas violer le Second Principe de la thermodynamique dans l'expérience du Démon de Maxwell, car l'entropie étant maximum,
l'observateur ne dispose d'aucune information sur le système qu'il pourrait exploiter pour en extraire du travail. (No free meal)
Cordialement,
