Le zéro absolu

[invite8241b23e]

Bonsoir.

Pardonnée cette question simple d'un physicien amateur :

On dit que le 0 absolu (=-273.15°C) est la température en dessous de laquelle on ne peut pas descendre, puis qu'il n'y aura plus d'énergie DU TOUT, donc moins que rien, c'est pas possible.

Alors pourquoi cette énergie thermique est la "dernière qui reste". Je veux dire, on arrive à ne plus avoir d'énergie lumineuse etc, par contre, il reste toujours cette énergie thermique, équivalente à une énergie cinétique de mouvement des particules.

L'énergie thermique est-elle l'énergie "fondamentale" ?
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[invite8c514936]

L'énergie thermique est-elle l'énergie "fondamentale" ?

L'énergie thermique ne s'oppose pas aux autres types d'énergie, elle les inclut. Si un système peut contenir de l'énergie cinétique, de l'énergie lumineuse et de l'énergie électrique, alors cette "énergie thermique" aura de ces trois contributions aussi... C'est une erreur de l'assimiler systématiquement à une énergie cinétique.

[invitec3f4db3a]

Pour apporté un petit complement :
La chaleur n'est pas a propement parler comme on la ressent . En faite , il s'agit de mouvement des particules . Plus la chaleur augmente , plus les particules "vibres" et quand le systéme globale se refroidit , le systéme se stabilise . Enfin , au 0 absolu , l'energie "vibratoire" des particules est nul . c'est a dire qu'elles ne bougent plus du tout .

[invite8c514936]

Oui, mais ce n'est pas tout : si les particules sont des atomes, une petite fraction peut se mettre dans des états excités, cette fractoin tendant vers zéro quand la température tend elle-même vers zéro. Si les particules peuvent avoir une énergie gravitationnelle elles occuperont différentes altitudes, la proportion de celles qui ne sont pas à l'alttude la plus basse diminuant avec la température, etc...

Il faut se rappeler qu'en général un système n'a pas que la translation ou la vibration comme degré de liberté, comme manière de stocker l'énergie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8241b23e]

Enfin , au 0 absolu , l'energie "vibratoire" des particules est nul . c'est a dire qu'elles ne bougent plus du tout .

Oui, mais peut-il y avoir une autre énergie à ce moment là ? Une source qui a atteint le 0 absolu peut-elle être lumineuse par exemple ?

[invitec3f4db3a]

Oui, mais ce n'est pas tout : si les particules sont des atomes, une petite fraction peut se mettre dans des états excités, cette fractoin tendant vers zéro quand la température tend elle-même vers zéro. Si les particules peuvent avoir une énergie gravitationnelle elles occuperont différentes altitudes, la proportion de celles qui ne sont pas à l'alttude la plus basse diminuant avec la température, etc...

Il faut se rappeler qu'en général un système n'a pas que la translation ou la vibration comme degré de liberté, comme manière de stocker l'énergie.

Mais même si elles stock une autre forme d'energie , elles ne vibreront plus non ?

Oui, mais peut-il y avoir une autre énergie à ce moment là ? Une source qui a atteint le 0 absolu peut-elle être lumineuse par exemple ?

Energie de masse , energie cinetique , energie de pesenteur . tous dépant du referencielle
Savoir si elles peuvent emmetre un rayonement , je suis pas sur , j'aurais tendence a dire que si une particule emet un rayonement , il perd forcement de l'energie et vu que le systéme tends vers 0 il doit en emetre de moin en moin , mais je ne suis pas un champion de thermodynamique ... je me trompe surement

[invitefd69dbe2]

Je viens comme un cheveux sur la soupe poser une tite question sur le zero absolu :

Le voici : selon les inegalités d'Heinsenberg sur l'incertitude de la position et de l'amplitude, n'est t il pas impossible d'arriver en pratique au zero absolu, car si on atteint le zero absolu l'amplitude serais nulle, et sa postion definie, ne serais pas en contradiction avec Heisenberg ??

Merci

[invite88ef51f0]

Salut,
Non... car la mécanique quantique te dit que même au zéro absolu, il reste un minimum d'énergie à ton système, appelée énergie de point zéro. Et les inégalités de Heisenberg sont une des façons de comprendre pourquoi.

[invitefd69dbe2]

Sous quelle forme est cette energie du point zero ??

[invitea3fc981a]

L'énergie au point zéro est une énergie interne au système... Ce n'est plus de l'énergie thermique (puisque la température est nulle), ni une énergie potentielle ou de pesanteur puisqu'on présuppose qu'on se place en champ nul et qu'on regarde ce qui reste... C'est une énergie d'origine purement quantique. A 0K, les électrons ne s'arrêtent pas de bouger autour de l'atome pour y tomber...

De plus, il est possible d'avoir des température négatives (inférieures à 0K) contrairement à une idée répandue.

[invite88ef51f0]

De plus, il est possible d'avoir des température négatives (inférieures à 0K) contrairement à une idée répandue.

Euh... tu peux développer, stp ?
Inversion de population ?

[invitefd69dbe2]

Oula negative ??? ben moi qui croyais que c t la limite ??

[zoup1]

De plus, il est possible d'avoir des température négatives (inférieures à 0K) contrairement à une idée répandue.

Il me semble que l'on ne peut obtenir cela que de façon transitoire pour un système hors d'équilibre.

[invitea3fc981a]

Oui, en gros c'est ça. En fait, à ma connaissance seule la température de spin peut être négative. Imagine que les spins d'un réseau soient inversés par rapport au champ magnétique qu'on lui fait subir, alors lorsque les spins relaxent (en s'inversant) ils transmettent une énergie E au réseau et le chauffent. Pour que les équations se tiennent, il faut considérer cette température initiale "de spin" comme négative.

Là encore, prudence : les températures négatives sont "plus chaudes" que les températures positives. Le réseau a une température positive, et il reçoit bien de la chaleur des spins qui ont une énergie négative. Par ordre croissant les températures se classeraient donc comme suit :

0⁺ < températures positives < +infini < -infini < températures négatives < 0^-


Mais tout ceci est beaucoup mieux exposé dans le "Physique Statistique" de Diu.

[invite8c514936]

Pour comprendre le concept de température négative, il faut bien assimiler le fait que la température est un concept différent de celui d'énergie. La température représente la "capacité d'un corps à stocker de l'énergie dans un petit nombre de degrés de liberté"...

J'avais lancé une amorce de discussion à ce sujet ici :

A propos de la température

[invite8241b23e]

Je relance ce fil à la suite d'une question personnelle.

Je sais qu'il existe des énergies de liaisons au sein du noyau (interaction faible, forte, si je ne dis pas de bêtise, liste non exhaustive) et j'avais pensé que baisser la température risquait de briser ce noyau, alors j'ai relu ce fil que j'avais lancé il y a un bout de temps, quand je relis ce message :

L'énergie au point zéro est une énergie interne au système... Ce n'est plus de l'énergie thermique (puisque la température est nulle), ni une énergie potentielle ou de pesanteur puisqu'on présuppose qu'on se place en champ nul et qu'on regarde ce qui reste... C'est une énergie d'origine purement quantique. A 0K, les électrons ne s'arrêtent pas de bouger autour de l'atome pour y tomber...

Existe-t-il techniquement un moyen de capter cette énergie, sans avoir à en fournir, par destruction du noyau par exemple...??

[invité576543]

Je sais qu'il existe des énergies de liaisons au sein du noyau (interaction faible, forte, si je ne dis pas de bêtise, liste non exhaustive) et j'avais pensé que baisser la température risquait de briser ce noyau

L'énergie de liaison est négative: c'est l'énergie qu'il faut fournir pour briser le noyau ou l'atome...

Existe-t-il techniquement un moyen de capter cette énergie, sans avoir à en fournir, par destruction du noyau par exemple...??

Si c'est de l'énergie de liaison dont tu parles, le point ci-dessus rend la question caduque, non?

Cordialement,

[invite8241b23e]

L'énergie de liaison est négative: c'est l'énergie qu'il faut fournir pour briser le noyau ou l'atome...

Je parlais de l'interaction forte ou faible, c'est bien ça ?

[invité576543]

Je parlais de l'interaction forte ou faible, c'est bien ça ?

Toute énergie de liaison est négative, qu'elle soit gravitationnelle (Terre-Lune), électrique (atome d'hydrogène) ou nucléaire forte et faible (noyau).

Cordialement,

[invitec336fcef]

L'énergie de liaison est négative: c'est l'énergie qu'il faut fournir pour briser le noyau ou l'atome...

Précisément, cette énergie est positive (une énergie négative n'existe pas), c'est simplement le formalisme physique (que l'on retrouve souvent en thermodynamique) qui fait que l'énergie fournie est négative.

Existe-t-il techniquement un moyen de capter cette énergie, sans avoir à en fournir, par destruction du noyau par exemple...??

pour détruire le noyau, il faut fournir de l'énergie : c'est d'ailleurs le principe de la fission et la fusion thermonucléaire.

[invité576543]

Précisément, cette énergie est positive (une énergie négative n'existe pas), c'est simplement le formalisme physique (que l'on retrouve souvent en thermodynamique) qui fait que l'énergie fournie est négative.

C'est une convention, t'as raison de le rappeler!

pour détruire le noyau, il faut fournir de l'énergie : c'est d'ailleurs le principe de la fission et la fusion thermonucléaire.

Présenté comme ça, ça va être déroutant!

Cordialement,

[invite8241b23e]

Donc il faut fournir de l'énergie pour détruire un noyau, pour vaincre l'énergie de liaisons (les interactions) de la même façon qu'en chimie il faut souvent fournir de l'énergie pour réorganiser ces liaisons chimiques.

Continuons sur cette lancée : on sait que la destruction de noyaux apporte de l'énergie, or, on en a fourni pour vaincre les interactions, s'il en reste au final, c'est que de l'énergie a été libérée. si elle ne vient pas des interactions, vient-elle uniquement/essentiellement de la relation d'Einstein ?

[invité576543]

Continuons sur cette lancée : on sait que la destruction de noyaux apporte de l'énergie, or, on en a fourni pour vaincre les interactions, s'il en reste au final, c'est que de l'énergie a été libérée. si elle ne vient pas des interactions, vient-elle uniquement/essentiellement de la relation d'Einstein ?

Aucune énergie vient de la relation E=mc². Cette relation se contente d'indiquer l'énergie au repos...

Si tu parles de la fission, un atome fissionable est dans un état instable, qui ne correspond pas à l'état le mieux lié pour les nucléons. Mais l'état est localement stable. L'apport d'énergie n'est pas celle nécessaire pour le briser, mais la petite quantité nécessaire pour le sortir de l'état local, et permettre la réorganisation des nucléons en un système mieux lié. Ce qui est libérée c'est la différence entre l'énergie de liaison avant et l'énergie de liaison après.

Comme dans tous les cas, la conservation masse+énergie s'applique, et on constate que l'énergie libérée correspond, conservation oblige, à un changement de masse.

Cordialement,

[invite8241b23e]

Comme dans tous les cas, la conservation masse+énergie s'applique, et on constate que l'énergie libérée correspond, conservation oblige, à un changement de masse. Cordialement,

Ok ok ! C'est ce que j'entendais par "relation d'Einstein", j'aurais dû mieux l'écrire :



Merci en tout cas !

[invite6f0362b8]

Je sais pas trop si c'est utile mais je me souvient

d'un de mes profs qui nous avait parlé du zro absolu

et en fait ca demonstration et conclusion etait fort simple

Le ZERO ABSOLU ne peut etre attend car il s'agit tout simplement d'une limite. et il concluait

le zero absolu c'est quand on a quelque chose qui n'a rien dedans ..