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Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?



  1. #1
    Tropique

    Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?


    ------

    Hello

    Parmi les molécules organiques conductrices de courant, pas mal sont fortement anisotropiques, et certaines sont même assymétriques: pour certains axes, elles conduisent mieux le courant dans un sens que dans l'autre. Un exemple de ce type de molécule est le hexadecylquinolinium tricyanoquinodimethanide (désolé, je ne me suis pas attaqué à la traduction!).
    Si l'on arrivait à créer un monocristal de ce matériau, il semble logique de penser que les électrons libres diffuseraient de façon privilégiée dans une direction, jusqu'à ce que le champ créé équilibre l'assymétrie intrinsèque du matériau. Ce qui signifie qu'une ddp apparaitrait entre certain points du cristal, et contrairement p.ex. à la barrière de potentiel d'une jonction, cette tension serait physiquement présente et mesurable en ces points.
    Si l'on essaye de redresser la tension de bruit thermique d'un matériau au moyen d'une diode discrète, on est condamné à l'échec à cause de la barrière de potentiel, mais ici, c'est le matériau même qui joue le role à la fois de diode et de générateur, sans qu'il y ait de seuil macroscopique.
    Un tel générateur violerait apparemment la deuxième loi de la thermodynamique, puisqu'il serait possible de lui faire débiter du courant: si des électrons sont extraits, le champ n'arrive plus à équilibrer l'assymétrie, et de nouveaux électrons se déplacent pour rétablir l'équilibre.
    Cependant, si l'on considère l'ensemble générateur + consommateur dans son ensemble, on voit qu'il n'y a en fait pas de violation: le cristal prend de l'énergie à la source chaude, et la transfère vers la source froide (l'ambiance) où elle sera dissipée d'une façon ou d'une autre; il y aura donc bien une augmentation d'entropie globale, mais au niveau local, on pourrait bénéficier du transfert.
    Que pensez-vous de mes pensées hérétiques? Suis-je près du bûcher?

    PS: quand on parle de deuxième loi, je pense qu'il serait plus exact de parler de postulat: je ne pense pas qu'il soit possible d'en donner une démonstration formelle, p.ex. en inversant le signe de t dans certaines formules.
    Bon, d'accord, c'est du solide quand même

    -----
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  2. #2
    Tropique

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    PPS: je ne suis pas le seul à avoir des mauvaises pensées:
    http://www.hcs.harvard.edu/~hsr/pdfs...agiel11-13.pdf
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  3. #3
    duschnok

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    intéressant ce que tu racontes, ça fait pas mal penser au bon vieux démon de Maxwell ...

    Pour ce qui est du second principe, il y a quelque chose à redire.
    En Physique Statistique, on part du postulat initial que un système d'énergie, volume et nombre de particules fixées, isolé, a une probabilité égale de se situer dans chacun des micro-états de cette même énergie.
    Une fois ça, on peut couper le système isolé en deux sous-systèmes communicants un peu comme on veut( sous-entendu : parois mobiles, échange de matière, d'énergie)

    On peut alors définir des jolies fonctions concernant le système global et les sous-systèmes, qu'on peut renommer température, fonction de partition ( la mère de toutes ), énergie libre, entropie...

    Et dans ce cadre, on retrouve avec un peu de maths toutes les équations de la thermo classique. On retrouve aussi le second principe, d'augmentation de l'entropie d'un système isolé.

    Je ne sais pas trop pourquoi, mon prof de license avait dit à l'époque que cela ne constituait PAS une démonstration de la thermodynamique... Je cherche toujours à comprendre cette remarque. (avis aux amateurs)

  4. #4
    Pio2001

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    A priori, je ne vois pas d'objection au principe. Ce serait l'équivalent d'une éolienne placée dans une région où les vents sont aléatoires. Elle produirait parfois de l'énergie, parfois non.
    La source d'énergie d'une éolienne est la rotation de la Terre, le soleil, et la radioactivité interne du globe, qui entretiennent les phénomènes météorologiques tels que le vent.

    Dans le cas d'un nano-système, la chaleur serait pompée à l'environnement, et l'apport d'énergie serait celui qui maintient la surface de la Terre chaude : Soleil et radioactivité interne.
    Il s'arrêterait vers la fin de l'univers, si celui-ci est ouvert, lorsqu'il sera complètement refroidi au milieu d'un vide infini.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    jacz

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    quelle différence avec une pile électrique ?
    sory dave, i'm afraid i can't do that.

  7. #6
    Meumeul

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par duschnok Voir le message
    Je ne sais pas trop pourquoi, mon prof de license avait dit à l'époque que cela ne constituait PAS une démonstration de la thermodynamique... Je cherche toujours à comprendre cette remarque. (avis aux amateurs)
    Tiens, c'est marrant le mien aussi

    Je suis tente de dire que c'est lie aux histoires d'ergodicite qui n'est pas toujours valide... (avis aux professionnels)

  8. #7
    Pio2001

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    La pile s'épuise en un temps très court. Un tel système fournirait de l'énergie pendant plusieurs milliards d'années.

    Une analyse du problème est ébauchée ici avec une valve entre deux compartiments qui ne s'ouvrirait que dans un sens : http://www.nowtryus.com/article:Maxwell's_demon

    Les objections présentées ne me semblent pas s'appliquer à la micromachine citée par Tropique, qui me semble être vraiment similaire à une éolienne aléatoire, ou mieux à une usine marémotrice, qui extrait de l'énergie de l'agitation océanique à la surface de la Terre.

  9. #8
    invite9321657

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Hello

    Parmi les molécules organiques conductrices de courant, pas mal sont fortement anisotropiques, et certaines sont même assymétriques: pour certains axes, elles conduisent mieux le courant dans un sens que dans l'autre. Un exemple de ce type de molécule est le hexadecylquinolinium tricyanoquinodimethanide (désolé, je ne me suis pas attaqué à la traduction!).
    Si l'on arrivait à créer un monocristal de ce matériau, il semble logique de penser que les électrons libres diffuseraient de façon privilégiée dans une direction, jusqu'à ce que le champ créé équilibre l'assymétrie intrinsèque du matériau. Ce qui signifie qu'une ddp apparaitrait entre certain points du cristal, et contrairement p.ex. à la barrière de potentiel d'une jonction, cette tension serait physiquement présente et mesurable en ces points.
    Si l'on essaye de redresser la tension de bruit thermique d'un matériau au moyen d'une diode discrète, on est condamné à l'échec à cause de la barrière de potentiel, mais ici, c'est le matériau même qui joue le role à la fois de diode et de générateur, sans qu'il y ait de seuil macroscopique.
    Un tel générateur violerait apparemment la deuxième loi de la thermodynamique, puisqu'il serait possible de lui faire débiter du courant: si des électrons sont extraits, le champ n'arrive plus à équilibrer l'assymétrie, et de nouveaux électrons se déplacent pour rétablir l'équilibre.
    Cependant, si l'on considère l'ensemble générateur + consommateur dans son ensemble, on voit qu'il n'y a en fait pas de violation: le cristal prend de l'énergie à la source chaude, et la transfère vers la source froide (l'ambiance) où elle sera dissipée d'une façon ou d'une autre; il y aura donc bien une augmentation d'entropie globale, mais au niveau local, on pourrait bénéficier du transfert.
    Que pensez-vous de mes pensées hérétiques? Suis-je près du bûcher?

    PS: quand on parle de deuxième loi, je pense qu'il serait plus exact de parler de postulat: je ne pense pas qu'il soit possible d'en donner une démonstration formelle, p.ex. en inversant le signe de t dans certaines formules.
    Bon, d'accord, c'est du solide quand même
    Ah mon humble avis, la résistance éléctrique se joue lors du changement d'orbite des éléctrons. Une différence dans la conductivité selon la direction n'implique pas création d'une énergie. Rien ne dit que, à l'état stable, la ddp apparait. C'est comme une valve pneumatique. L'air passe plus facilement dans un sens que de l'autre. Pourtant aucun courant d'air n'apparait quand on met un tuyaux autours.
    La résistance peut être infinie dans tout les cas quand l'intensité est nulle. Du coup, aucune "initiation spontanné" n'est possible.
    D'ailleurs l'état stable, même si il met plus de temps à s'installé (à cause de la différence de résistance moindre) dans un sens que dans l'autre n'entrainera probablement pas de ddp.

  10. #9
    Tropique

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Si on pousse les choses encore un peu plus loin, aussi bien dans mon exemple que dans celui de la micromachine, on peut envisager que, une fois l'énergie extraite de la source chaude, elle soit transportée via des fils ou un axe, vers un endroit encore plus chaud (résistance p.ex.). Dans ce cas, à quel niveau peut-on encore voir une augmentation de l'entropie?
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  11. #10
    mariposa

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Hello

    Parmi les molécules organiques conductrices de courant, pas mal sont fortement anisotropiques, et certaines sont même assymétriques: pour certains axes, elles conduisent mieux le courant dans un sens que dans l'autre. Un exemple de ce type de molécule est le hexadecylquinolinium tricyanoquinodimethanide (désolé, je ne me suis pas attaqué à la traduction!).
    Si l'on arrivait à créer un monocristal de ce matériau, il semble logique de penser que les électrons libres diffuseraient de façon privilégiée dans une direction, jusqu'à ce que le champ créé équilibre l'assymétrie intrinsèque du matériau. Ce qui signifie qu'une ddp apparaitrait entre certain points du cristal, et contrairement p.ex. à la barrière de potentiel d'une jonction, cette tension serait physiquement présente et mesurable en ces points.
    .
    Il y a beaucoup de confusions.

    ANISOTROPIE
    .
    Le fait qu'un matériau soit anisotrope n'a rien avoir avec les origines du courant.
    .
    Pour un corps isotrope on a j= Sigma.E
    .
    J densité de courant
    E champ électrique appliqué.
    Sigma conductivité du matériau.
    .
    Quand le matériau est anisotrope, J et E deviennent des tenseurs du premier ordre et Sigma un tenseur du second ordre. Néanmoins il n'y a pas de courant s'il n'y a pas de champ appliqué.
    .
    C MATERIAU INHOMOGENE

    .
    Une jonction PN est un matériau inhomogène, ce qui n'a rien a voir avec l'anisotropie.
    .
    D'une manière générale un voltmètre ne mesure pas une ddp mais mesure une différence de potentiel électrochimique. Pour un corps à l'équilibre thermodynamique le potentiel électrochimique est constant dans le matériau et donc le voltmètre mesure zéro bien qu'il y ait une véritable ddp aux bornes de la jonction PN.

  12. #11
    Tropique

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    .
    Le fait qu'un matériau soit anisotrope n'a rien avoir avec les origines du courant.
    .
    Pour un corps isotrope on a j= Sigma.E
    .
    J densité de courant
    E champ électrique appliqué.
    Sigma conductivité du matériau.
    .
    Quand le matériau est anisotrope, J et E deviennent des tenseurs du premier ordre et Sigma un tenseur du second ordre. Néanmoins il n'y a pas de courant s'il n'y a pas de champ appliqué.
    .
    .
    Je ne mentionne l'anisotropie qu'en passant car il semble qu'elle soit une condition toujours associée dans le cas de matériaux assymétriques; mais c'est bien cette propriété qui est importante, pas l'anisotropie. Exprimée autrement, elle signifie que sigma sera dépendant de E, et de son signe en particulier, donc le module de J va dépendre du signe de E (effet de diode moléculaire).
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  13. #12
    Pio2001

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Dans ce cas, à quel niveau peut-on encore voir une augmentation de l'entropie?
    Dans le cas de la micromachine, le mouvement des particules du mileu (un gaz par exemple) est désordonné, et il est transformé en mouvement ordonné (rotation de l'axe).
    Il me semble que le désordre, donc l'entropie, va se répercuter dans les configurations possibles de chaque choc microscopique. Si on considère que le rotor est mu par l'impact des molécules de gaz sur un petit élément solide, alors ce sont les configurations électroniques des molécules correspondantes qui porteront l'information des chocs passés.

    Par contre je ne vois pas ce que tu appelles source chaude. La micromachine est censée extraire de l'énergie depuis une source tiède sans gradient thermique. Ce qui est assez spécial comme processus, puisqu'il permettrait de recycler n'importe quelle perte d'énergie.

  14. #13
    mariposa

    Re : Contourner la deuxième loi de la thermodynamique?

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Je ne mentionne l'anisotropie qu'en passant car il semble qu'elle soit une condition toujours associée dans le cas de matériaux assymétriques; mais c'est bien cette propriété qui est importante, pas l'anisotropie. Exprimée autrement, elle signifie que sigma sera dépendant de E, et de son signe en particulier, donc le module de J va dépendre du signe de E (effet de diode moléculaire).
    .
    .
    Non plus.

    Quand Sigma dépend de E on a un comportement non linéaire, ce qui est autre chose.
    .
    Néanmoins J a toujours le même signe que E: Une conductivité ne peut pas être négative. Par contre la conductivité différentielle peut-être négative: dans ce cas le système est instable (voir effet Gunn).

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