pourquoi un gaz qui se détend est froid ?

[Geo77b]

il a ri comme si l'idée qu'un tri s'effectue à la sortie du récipient était farfelue. Je pense que vous êtes sérieux.

J'avais utilisé le conditionnel, mais une molécule immobile ne va pas sortir du récipient.
L'important est que l'énergie que les molécules ont emporté en sortant ne reviendra pas puisque que le milieu extérieur est différent.

Suivant ce qui est dit sur le tube vortex, dans le cas d'une valve d'un pneu qui libère l'air sous pression, l'air qui s'échappe ne frotte pas (ou peu) sur l'extrémité métallique de la valve, étant donné qu'elle givre ?

Probablement, le tube vortex utilise de l'air issu d'un compresseur, pas de l'air pré-comprimé (bonbonne), donc il arrive moins froid, et il a un parcours tourbillonnaire extrêmement rapide (un million de tours par minute - Wiki)

Merci. Je n'ai pas trouvé comment modifier mon profil pour passer en mode Desktop. Donc pas de boton "Citer".

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[gts2]

L'important est que l'énergie que les molécules ont emporté en sortant ne reviendra pas puisque que le milieu extérieur est différent.

Si on fait un raisonnement thermodynamique, c'est plus subtil que cela : si le système ne perdait que l'énergie des molécules sortantes, l'énergie par quantité de matière ne varierait pas et donc la température non plus.
En fait, l'énergie perdue est l'enthalpie (à cause du travail des forces de pression) et donc l'énergie interne par quantité de matière diminue bien.

[rotocycle]

Si on fait un raisonnement thermodynamique, c'est plus subtil que cela : si le système ne perdait que l'énergie des molécules sortantes, l'énergie par quantité de matière ne varierait pas et donc la température non plus.

Sauf si les molécules sortantes sont majoritairement les plus rapides. On peut imaginer qu'il se forme des tourbillons près de l'orifice dans lesquels sont piégées les molécules les plus lentes.

L'APS renvoie depuis l'article sur e tube de Ranque à cet autre article; Il coûte 35$ ...

[mach3]

Arrêtez de chercher des trucs compliqués et tirés par les cheveux, c'est juste de la statistique, pas besoin de mécanique des fluides !

Ne sortent que les molécules qui vont dans le bon sens. Donc la partie du gaz qui sort a une vitesse moyenne non nulle, tout en gardant la même distribution de vitesse au carré. Si on se place dans le référentiel qui annule la vitesse moyenne du gaz qui sort, on se retrouve avec une distribution de vitesse au carré resserrée et décalée vers les valeurs basses : c'est plus froid qu'avant.
C'est un peu plus subtil pour la partie du gaz qui ne sort pas, mais les collisions élastiques avec les parois du récipient vont aussi amener à une distribution resserrée et décalée vers le bas (il ne faut bien sûr pas oublier de prendre en compte le recul du récipient, ou de ce qui soutient le récipient).

m@ch3

[XK150]

Ce qui revient à dire , voir détente ou expansion adiabatique .

[rotocycle]

Arrêtez de chercher des trucs compliqués ...

Admettons. On trouve quelque part sous forme mathématique ces résultats ? Et sous forme expérimentale ?

[XK150]

Sans calcul compliqué , loi des gaz ( presque ) parfaits :

L'équation des gaz parfaits stipule que PV = nRT . P est la pression, V est le volume, n est le nombre de moles (la quantité de matière) R est la constante universelle des gaz et T est la température. Lorsque vous le libérez de son état comprimé dans le récipient, vous évacuez une énorme " quantité " de pression. P chute. Le volume n'augmente pas suffisamment pour compenser la chute de pression, donc quelque chose d'autre doit changer. Ce quelque chose ne peut pas être la quantité de matière, ni la constante de gaz, donc la température chute également.

[rotocycle]

Sans calcul compliqué ...

Je suis capable, voyez-vous, de comprendre pour le piston adiabatique : l'énergie fournie par le piston qui comprime se retrouve dans l'énergie interne du gaz (augmentation de température) et l'énergie collectée par le piston qui recule provient du travail de la force de pression du gaz, d'où perte d'énergie interne de celui-ci, baisse de température.

On ne parle plus de cette situation depuis quelques posts. Vous me permettrez de plaider en faveur de l'étudiant que j'étais (il doit en rester beaucoup de la même espèce) qui a besoin d'images de ce qui se passe pour comprendre la physique. Cet étudiant comprendra mieux en se représentant qu'au niveau microscopique, ça s'explique par les rebonds des molécules sur le piston, avec accélération ou décélération selon le sens du piston.

A cet étudiant, vous ferez mieux comprendre les choses si, comme l'a fait plus haut un autre intervenant, vous lui parlez du libre-parcours moyen et de la vitesse à laquelle s'établit l'équilibre statistique dans un gaz.

Voilà pour l'étudiant que vous appellerez pinailleur parce que son esprit ne marche pas comme le vôtre. Une fois ces images mentales en place, il est tout à fait capable d'aller chercher les formules résultant des hypothèses sur ce qu'est un gaz.

Nous sommes passés aux cas d'un gaz sous-pression qui s'échappe, en essayant de se fixer sur le cas le plus simple.
On m'a fait remarquer plus haut que les considérations de dynamique des fluides n'étaient pas utiles, et je demandais des précisions.

S'il y a dans les lecteurs des gens qui s'intéressent à la thermodynamique, j'espère qu'ils ont l'ambition de comprendre le tube de Ranque.

Sur ce, je vais réviser le cycle de Carnot.

[coussin]

Pour illustrer le message #34 de mach3, voici les distributions de vitesses d'un gaz d'hélium se détendant dans le vide.

[rotocycle]

Pour illustrer le message #34 de mach3, voici les distributions de vitesses d'un gaz d'hélium se détendant dans le vide.
Pièce jointe 464281

C'est un complément au message de mach3. Je suppose que ce sont les sorties d'un modèle qui colle bien à la réalité.

Je ne comprends pas tout (euphémisme).

Déjà, quelle la différence entre "effusive source" et "expansion" ?

Ensuite, plus la vitesse d'éjection est grande et plus la distribution des vitesses est resserrée. Soit ! Mais les vitesses dans l'absolu sont grandes. Que devient ce jet si on le confine ? Ou plus prosaïquement, que ressent-on si on approche le doigt (en supposant qu'on puisse extrapoler à partir de ces courbes ce qui se passe pour l'éjection dans l'atmosphère) ?

[chris28000]

mais la réponse de Gts2 est simple:

si pendant dt ,sortent dn molécules de volume molaire Vm.
les n molécules restantes, pas en contact avec l'exterieur, fournissent un travail p.Vm.dn

donc on a dans le cylindre n.dUm=- p.Vm.dn<0 donc l'énergie molaire diminue.

et l'energie perdue est (Um+p.Vm)dn soit l'enthalpie.