Vibration moléculaire/atomique, température.

[invite3d779cae]

Bonjour a Tous.

J'ai une question qui me trotte dans la tete depuis un petit moment, la réponse que je pense avoir trouver ne me satisfait pas, c'est pour cela que j'aimerais un voir des avis exterieur.

Je vais commencer par rappeller que dans le cas d'oscillation forcé, le systeme oscille au régime imposé.

Transposons ca a l'échelle microscopique, que se passe-t-il si on envoie sur de l'eau (par exemple) à 50°C, le rayonnement éléctromagnétique qui correspond a celui qui est émis par de l'eau a 25°C ?

1) L'eau va-t-elle refroidir ? Mais ceci est contraire aux lois fondamentales de la thermodynamique. Ou alors il faut trouver ou sera transferé l'energie thermique.

2) On verra apparaitre une sorte de phénomène d'interférence, certaine molécules vont refroidir par interférence destructive et d'autre chauffer par interférence constructive, ceci dépandra de la différence de phase entre le rayonnement et la vibration moléculaire. Cependant statistiquement parlant les phases sont répartie homogenement dans l'ensemble du volume ce qui fait que la température moyenne augmentera car il y aura absorption d'energie.

C'est cette 2eme hypothese qui me parrait la plus censé. Si c'est effectivement ce qui se passe il serait interessant de voir si on peut "synchroniser" les phases, plus ou moins comme dans le cas de l'helium superfluide et voir si on observe des franges d'interférences : des zones chaudes à coté de zones froides.

Merci de m'avoir lu jusqu'au bout et j'attends vos commentaire.
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[yahou]

1) L'eau va-t-elle refroidir ? Mais ceci est contraire aux lois fondamentales de la thermodynamique. Ou alors il faut trouver ou sera transferé l'energie thermique.

L'eau va effectivement refroidir, parce qu'elle émet du rayonnement à 50°C, plus énergétique que le rayonnement à 25°C. Plus précisément elle va refroidir jusqu'à ce que le rayonnement qu'elle émet et le rayonnement qu'elle reçoit s'équilibrent, c'est à dire jusqu'à 25°C.

[invite3d779cae]

mais la baisse de température sera-t-elle plus rapide que si on laisse l'eau rayonner toute seule ?

Et si on suppose le milieu adiabatique ?

[invitea68ff546]

Si on laisse l'eau rayonner toute seule, elle ne recevra plus de rayonnement et emetra jusqua ne plus pouvoir emmetre et donc attendre une température de 0°K.
Enfin je pense! Maintenant peut etre que les gourou de la physique pourront confirmer ou infirmer ma proposition

Si l'on suppose le millieu adiabatique, je pense que comme il n'y a pas déchange de chaleur, l'eau restera a sa température ou bien s'équilibrer avec le millieu ambiant!

[A voir en vidéo sur Futura]

[yahou]

la baisse de température sera-t-elle plus rapide que si on laisse l'eau rayonner toute seule ?

Non. La baisse de température est d'autant plus rapide que la puissance rayonnée vers l'extérieur (tenant compte du rayonnement émis à cause de la température du corps et du rayonnement reçu du milieu extérieur) est importante. Donc plus le corps reçoit de rayonnement, plus le refroidissement est lent.

Et si on suppose le milieu adiabatique ?

Si on place le corps dans une enceinte adiabatique il n'y a plus de transfert de chaleur, donc en particulier plus de rayonnement (l'enceinte se comporte comme un miroir du point de vue du rayonnement).

[invite3d779cae]

Donc il n'y a pas moyen de forcer a atteindre une température, comme on forcerais un oscillateur a vibrer a une certaine fréquence.

Autre question sur le même sujet : dans les horloges atomiques on utilise des lasers pour que les atomes de cesium descendent a une température de l'ordre du mili Kelvin. Quel est le phénomène mis en jeu ?

[yahou]

Donc il n'y a pas moyen de forcer a atteindre une température, comme on forcerais un oscillateur a vibrer a une certaine fréquence.

Je ne vois pas bien l'analogie avec l'oscillateur, mais il me semble que l'on peut amener un corps à une température donnée avec du rayonnement. Pour cela il faut l'isoler du point de vue de la conduction et de la convection, mais pas du rayonnement (c'est peut-être ce à quoi tu pensais en parlant d'enceinte adiabatique). Par exemple en le mettant dans le vide. Une fois l'équilibre atteint (équilibre entre le corps et le rayonnement), le corps est à la température du rayonnement.

Autre question sur le même sujet : dans les horloges atomiques on utilise des lasers pour que les atomes de cesium descendent a une température de l'ordre du mili Kelvin. Quel est le phénomène mis en jeu ?

C'est plus ou moins ce qui a valu le prix nobel à cohen-tannoudji. Tu peux trouver des infos vulgarisées ici (sur la page de son labo, le lkb), ou alors ses cours donnés au collège de france ici (j'ai regardé en diagonale mais ça a l'air très technique).