un zéro absolu relatif ?

[iriaax]

Si deux particules voyagent côte à côte peut-on considérer qu'elles sont au zéro absolu l'une par rapport à l'autre, alors que ne le sont pas par rapport à la cible vers laquelle elles se précipitent ?
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[invite2c6a0bae]

Euh non, la temperature va faire oscilé les particules sur place, donc quelque soit les referenciel (sauf celui de la particule car tu vibre en meme temps) tu observes la meme temperature. Je pense que d'autres confirmeront mes dires

[invite8c514936]

Si deux particules voyagent côte à côte peut-on considérer qu'elles sont au zéro absolu l'une par rapport à l'autre

La température est un concept statistique, qui n'a pas de sens si on l'applique à une (ou deux) particule !

[iriaax]

Des atomes confinés dans un bocal proche du zéro absolu bougeront peu l'un par rapport à l'autre. Si le bocal est dans un véhicule s'écrasant contre un mur, ces atomes ont bien une énergie qui les dispersera, or énergie et température sont synonymes en physique !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c514936]

or énergie et température sont synonymes en physique !

Argghhhh !!! Hérésie !!!! Le goudron et les plumes !!!!!

Bon sérieusement non, température et énergie ne sont pas du tout synonymes en physique !!!

Je prendrai juste un exemple simple emprunté à la thermodynamique classique (non quantique, non relativiste) parce que c'est un peu plus intuitif. Un corps au repos, disons un solide, contient une certaine quantité d'énergie car ses constituants sont animés de mouvements microscopiques. Ca s'appelle l'énergie interne. Cette énergie interne est relié à la température de la façon suivante : si tu apportes une énergie dE au système sous forme de chaleur, la température va évoluer de dT de sorte que

dE = C dT

C est appelé capacité calorifique, et comprendre ce qu'est C, c'est comprendre précisément la différence entre énergie et température. SI la capacité calorifique ne dépendait pas de la température, on aurait

E = CT (en définissant correctement l'origine des énergies).

On voit déjà qu'un corps 1 peut être plus froid qu'un autre 2 (T₁ <T₂) mais avoir une énergie interne plus grande (E₁ >E₂), si sa capacité calorifique est suffisamment plus grande.

De plus, quand un corps subit un changement d'état, il peut gagner ou perdre de l'énergie à température constante (exemple : mélange glace-eau à 0 Celsius).

Enfin, il y a des cas ou la capacité calorifique est negative ! C'est-à-dire que la température augmente quand il perd de l'énergie (c'est notoirement le cas des systèmes ou l'énergie gravitationnelle joue un rôle important).

Tout ça pour dire que non, la température et l'énergie sont des concepts complètement différents (ce n'est pas juste un chipotage de vocabulaire, la température n'est pas un concept simple et il ne faut pas raisonner en l'assimilant à l'énergie).

[invite82836ca5]

Non, ça n'est pas synonime. La température est une grandeur thermodynamique et n'a donc de sens que si on s'intéresse à des structures macroscopiques.
Même dans le cas de la lumière, il est un abus de langage de parler de température. Dans ce cas-ci, on fait référence au spectre d'un corps noir qui est un objet macroscopique par définition.

[zoup1]

Il me semble cependant qu'il y a équivalence entre température et energie moyenne par degré de liberté... c'est le principe d'équipartition de l'énergie formulé dans le mauvais ses certes mais c'est bien lui.

On voit déjà qu'un corps 1 peut être plus froid qu'un autre 2 (T1 <T2) mais avoir une énergie interne plus grande (E1 >E2), si sa capacité calorifique est suffisamment plus grande.

Cela signifie pour moi que le nombre de degrés de liberté de chacun des corps n'est pas le même.

De plus, quand un corps subit un changement d'état, il peut gagner ou perdre de l'énergie à température constante (exemple : mélange glace-eau à 0 Celsius).

Ce qui va changer lors d'un changement de phase c'est justement le nombre de degrés de liberté par molécule. Le passage de l'état liquide à l'état solide par exemple fait disparaitre les dégrés de liberté de translation... Il doit par contre en apparaitre d'autres comme des degrés de liberté de vibrations...

Je dis n'importe quoi ou pas ?

[iriaax]

L'énergie rayonnée par un corps noir est un multiple entier du nombre hf, "f" étant la fréquence émise et "h" la constante de Planck. Avec cette hypothèse, l'énergie "E" correspondant à une température "T" .
De plus la densité d'énergie est proportionnelle à la puissance quatrième de la température. Température et énergie sont bien liées même si le terme 'synonyme' est mal approprié.

[invite8c514936]

Il me semble cependant qu'il y a équivalence entre température et energie moyenne par degré de liberté... c'est le principe d'équipartition de l'énergie

On se rapproche, mais ça n'est toujours pas ça : le "principe d'équipartition" ne tient plus pour des systèmes quantiques, en particulier quand certains degrés de libertés deviennent "gelés",les écarts d'énergie entre les niveaux qu'ils donnent devenant plus garnd que l'énergie typique d'un constituant du milieu...

De plus la densité d'énergie est proportionnelle à la puissance quatrième de la température. Température et énergie sont bien liées même si le terme 'synonyme' est mal approprié.

oui ce sont des concepts qui sont liés d'une certaine façon, mais on est loin d'une équivalence ou d'une synonymie !

[zoup1]

On se rapproche, mais ça n'est toujours pas ça : le "principe d'équipartition" ne tient plus pour des systèmes quantiques, en particulier quand certains degrés de libertés deviennent "gelés",les écarts d'énergie entre les niveaux qu'ils donnent devenant plus garnd que l'énergie typique d'un constituant du milieu...

Je ne suis pas bien sûr de comprendre ce que tu veux dire !!!
D'après ce que je vois- http://philamarmotte.free.fr/histoire.htm - Cela a à voir avec le rayonnement du corps noir... mais en fait je ne vois pas bien comment !!!

Tu peux expliquer ?

[invite8c514936]

yes... je vais prendre un exemple, celui d'un gaz parfait fait de molécules polyatomiques. Ces molécules peuvent se déplacer dans l'espace (mouvement de translation) et tourner sur elles-mêmes (mouvement de rotation). Classiquement, l'énergie totale d'une molécule est la somme de son énergie cinétique de translation m v²/2 et celle de rotation qui s'exprime aussi avec les carrés de la vitesse angulaire. Le théorème de l'équipartition dit que pour chaque terme quadratique dans l'énergie, on a une contribution de R/2 à la capacité calorifique molaire et dans notre cas ça donne 3R. La démonstration s'appuie sur le fait que l'énergie cinétique peut prendre toutes les valeurs, c'est une fonction continue; en effet, à un moment on calcule l'énergie moyenne en intégrant sur les énergies.

Or, la nature a l'air d'être quantique. Ca veut dire en particulier que les énergies de rotation sont quantifiées : elles ne peuvent prendre qu'un ensemble bien d\'efini de valeurs discrètes. On ne peut alors pas utiliser le théorème d'équipartition, il faut refaire le calcul en remplaçant les intégrales sur les énergies par des sommes.

Quand on fait ça, on se rend compte qu'aux hautes températures, ça ne change pas grand-chose par rapport au cas classique car les écarts entre les niveaux d'énergie sont si petits devant l'énergie disponible pour chaque particule que tout se passe comme si c'était continu.

Par contre, aux basses températures on trouve que les degrés de liberté qui donnent des niveaux quantifiés (ici la rotation) sont "gelésé, c'est-à-dire que le premier niveau excité est complètement hors de portée des particules, il faudrait beaucoup trop d'énergie pour les atteindre. Du coup tout se passe comme si les molécules ne pouvaient pas tourner, et la capacité calorifique est inférieure (il y a moins de degrés de liberté dans lesquels stocker de l'énergie).

Je ne sais pas si c'est plus clair ?

[zoup1]

C'est très clair...

Est-ce qu'on peut tout de même dire que l'énergie est équi-répartie sur les degrés de liberté qui ne sont pas "gelés" ?

[invite8c514936]

Oui, quand on est à une température qui ne soit pas trop proche de la température de gel d'un degré de liberté...