petites questions sur le zéro absolu

[invite5aaffbae]

bonjour

la réponse est peut-etre déjà donnée dans un autre sujet mais devant le nombre de résultats de la recherche, j'abandonne (je n'ai ni le temps ni l'envie de tout me taper )

alors voilà :

- le zéro absolu n'a jamais pu être atteint
- il est établi à (si je ne m'abuse) -273,15° C
- il se caractèrise par l'arrêt de toute activité des atomes et autres particules (excusez mon langage de profane)

mes questions sont :

-comment a-t'on pu le fixer de manière si précise si on a pas pu l'atteindre ?
-et donc comment sait-on ce qui s'y passe, comment peut-on en être sûr ?

voilà
merci
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[invite39dcaf7a]

-comment a-t'on pu le fixer de manière si précise si on a pas pu l'atteindre ?

Salut,

Il y a bien des phénomènes dont nous sommes certains en théorie mais dont nous n'avons pas encore de preuves en pratique... à cause des limites de la technologie actuelle en particulier. Mais des recherches sont en cours et on s'y rapproche de plus en plus. Peut-être qu'un jour parviendrons nous à atteindre ce zéro absolu qui fait couler beaucoup d'encre. Rien n'est impossible !!!

[inviteab2b41c6]

Le 0 absolu est la limite mathématique et physique.
Comme pour les gaz parfaits
PV=nRT

Par exemple
Si T=0 alors PV qui est une energie, est également nulle

Ou encore si p est constant alors le volume est nulle etc...

Enfin ca , ca n'a rien de scientifique, ce ne sont que des remarques.
Si tu fais de la physique post bac, tu démontreras que ce n'est pas possible d'aller en dessous.
Mais j'ai un peu oublié tout ca je t'avoue...

[invite5aaffbae]

Le 0 absolu est la limite mathématique et physique.
Comme pour les gaz parfaits
PV=nRT

Par exemple
Si T=0 alors PV qui est une energie, est également nulle

Ou encore si p est constant alors le volume est nulle etc...

là c'est du chinois pour moi

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea3fc981a]

mes questions sont :

-comment a-t'on pu le fixer de manière si précise si on a pas pu l'atteindre ?

Le zéro absolu est une limite physique qui nous vient de la physique statistique (peut-être de la thermodynamique au tout début). Attention, à cette température les atomes n'ont pas une énergie nulle, mais ils sont dans l'état d'énergie le plus bas possible. Ce sont les équations qui fixent cette limite : la température y apparaît souvent, il suffit alors de chercher l'énergie la plus basse possible pour avoir le zéro absolu... Je ne rentre pas dans les détails, mais le principe est là

On ne peut pas atteindre le zéro absolu, car pour cela il faudrait non seulement refroidir énormément les atomes, mais également les isoler de tout contact quel qu'il soit afin de les protéger des échanges d'énergie... Même en utilisant des pièges à laser pour refroidir les atomes au maximum, on ne peut pas avoir une précision infinie sur l'intensité des faisceaux pour refroidir les atomes. La moindre imprécision inculque de l'énergie aux atomes...

-et donc comment sait-on ce qui s'y passe, comment peut-on en être sûr ?

Là encore ce sont les équations qui nous le disent... Elles prennent une tournure assez particulière au voisinage de cette température (en rainson de facteurs en exponentielle de la température), mais elles ne semblent pas différentes.

[invite4d7e0d72]

le zéro absolu est la temperature d'un milieu ou l'agitation thermique est nulle

[invite4d7e0d72]

Il existe une demonstration de l'inaccessibilité du zero absolu grâce à une machine thermique (type frigo, climatisation..):

le theoreme de kelvin stipule qu'un moteur thermique monotherme ne peut pas exister et admettre l'existence d'une source à 0 K reviendrait à contredire ce theoreme!

maintenant je ne sais pas si on connait d'autres techniques de refroidissement

[invite6b1a864b]

ben zéro absolue = agitation nulle = vitesse relative nulle des atomes entre eux. Pour l'obtenir il suffit de les ralentir...
Mais l'incertitude quantique (qui relit vitesse et position) les rends alors plus gros...

[invite4aff0756]

Je voudrait ajoute une question supplementaire sur le zero absolue :
Comment est fixé la temperature 0°K a -273.15°C ou 0°C (point triple de l'eau) a 273.15°K

Je sait qu'il faut faire T°K = T°C + 273.15 (c'est triviale ) - D'ou vient ce 273.15 ?

- Est-ce par les equations de la thermodynamique ( ou autres ) : pouvez-vous me donner le calcul
- Est-ce par l'experience

Merci de vos reponses

[invite9c9b9968]

SAlut,

Là comme ça je dirais que c'est par l'expérience... L'échelle de degré celsius n'est pas absolue (ie si on prend une température T en degré, 2*T n'est pas deux fois plus chaud que T) au contraire de l'échelle des kelvin. Si tu fais quelques petites expériences pour relier les degrés celsius aux kelvin, tu dois pouvoir t'en sortir à mon avis.

[invitea3fc981a]

L'échelle des Kelvin n'est pas absolue non plus, seul le zéro de cette échelle l'est.

Je m'explique : l'échelle des degrés Celcius a été créée de manière à ce que le zéro corresponde à la solidification de l'eau, et le 100°C à son évaporation. Par suite, les graduations peuvent se faire facilement.

L'échelle des Kelvin situe le zéro différamment (c'est un zéro absolu, correspondant au minimum d'énergie - cf. posts ci-dessus), mais les graduations restent les memes : augmenter la temérature d'1°C revient au meme que de l'augmenter de 1K.

Si on se repère aux graduations, il apparait que le zéro absolu correspond à -273,15°C. C'est purement fortuit, il ne faut pas voir là une constante universelle ni un chiffre absolu, c'est lié au choix arbitraire de l'échelle des degrés Celcius.

[invite603107e6]

Bonjour,
initialement je crois que l'echelle de Kelvin est apparue par l'observation expérimentale de la loi des gaz parfaits qui donne la même loi pour tous les gaz (dans la limite des faibles densités) à condition de bien choisir le zero de température, alors, à V et n fixé, on obtient pour tous une proportionnalité entre pression et température. Le choix de la "graduation" est dans la constante R (et on a choisi de garder la graduation Celsius).

[invite9c9b9968]

L'échelle des Kelvin n'est pas absolue non plus, seul le zéro de cette échelle l'est.

Je m'explique : l'échelle des degrés Celcius a été créée de manière à ce que le zéro corresponde à la solidification de l'eau, et le 100°C à son évaporation. Par suite, les graduations peuvent se faire facilement.

L'échelle des Kelvin situe le zéro différamment (c'est un zéro absolu, correspondant au minimum d'énergie - cf. posts ci-dessus), mais les graduations restent les memes : augmenter la temérature d'1°C revient au meme que de l'augmenter de 1K.

Pas d'accord avec toi : 40 K c'est vraiment deux fois plus chaud que 20 K, contrairement à 40° et 20°

C'est dans ce sens que je dis que l'échelle des K est absolue, d'ailleurs on ne dit pas degré Kelvin

[invite88ef51f0]

L'échelle des Kelvin n'est pas absolue non plus, seul le zéro de cette échelle l'est.

Elle est tout de même absolue dans le sens qu'indique Gwyddon. Mais effectivement le choix des graduations n'est pas absolue : les anglo-saxons en ont proposé un autre d'ailleurs, l'échelle Rankine.
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89chelle_Rankine

[invite92276dd8]

Ou aussi Farenheit !

[invite88ef51f0]

L'échelle Farhenheit n'est pas absolue, comme l'échelle Celsius. 0°F ne correspond pas au zéro absolu :

Fahrenheit décida de fixer le zéro de son échelle comme étant la plus basse température qu'il a mesurée durant le rude hiver de 1708 à 1709 dans sa ville natale de Danzig. Plus tard, en laboratoire, il a atteint cette température lors de la solidification d'un mélange d'un volume égal de chlorure d'ammonium et d'eau et 96 degrés (96 valant 12 x 8), comme la température du sang (il utilisa un cheval pour ses premières calibrations). Tout d'abord son échelle n'avait que 12 divisions, mais plus tard il subdivisa chaque division en 8 degrés égaux, d'où la valeur de 96 degrés pour le haut de son échelle. Il observa alors que l'eau gèle à 32 degrés et bout à 212 degrés.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fahrenheit
Et moi qui me suis toujours demandé pourquoi cette échelle était aussi tordue ! Maintenant je sais !

[Bruno]

Au niveau du zéro absolu, si il est atteint pour un coprs, n'y aurait-il pas un 5ème état ? je me rappelle d'un état complémentaire aux fameux solide-liquide-gaz-plasma : la bose einstein, où toutes les particules (atomes ou molécules je sais plus) se comportent exactement de la même manière (vitesse, sens, direction,..). Quelqu'un pourrais-t-il en dire plus ??

[invite88ef51f0]

Tu parles du condensat de Bose-Einstein.
L'idée, c'est que les particules peuvent être de 2 types : les bosons et les fermions. Les fermions ont la particularité de ne pas pouvoir être deux dans le même état (principe d'exclusion de Pauli), mais ce n'est pas le cas des bosons (au contraire, ils préfèrent être dans le même état). Du coup, quand tu refroidis des bosons, faute d'énergie ils se retrouvent tous dans le même état (le plus bas en énergie), ce qui confère certaines propriétés surprenantes (superfluidité, ...). Mais les fermions ne peuvent pas former un condensat de Bose-Einstein... sauf à se regrouper 2 par 2, car 2 fermions forment un boson.
Par exemple, l'isotope 4 de l'hélium est un boson et forme un condensat de Bose-Einstein en-dessous d'une température de quelques kelvins. Tandis que l'isotope 3 est un fermion, il faut alors descendre très très bas en température (quelques millikelvins) pour que les atomes se regroupent.

[invitedbd9bdc3]

Dans le cas de l'He3, a basse temperature, ça ne donne pas plutot un gaz de fermi? (avec chaque atome "ajouté" prenant le niveau d'energie le plus bas disponible.)

[invite88ef51f0]

Le ³He peut être superfluide aussi mais à très très basse température. Il faut que les atomes se regroupent en paires (l'analogue des paires de Cooper de la supraconductivité) pour former des bosons.

[invitea3fc981a]

Dans ce sens là alors OK (0K ? ) pour l'échelle absolue...

d'ailleurs on ne dit pas degré Kelvin

J'ai dit degré Kelvin ? Où ça ?