le phénomène de convection est assuré par un mouvement macroscopique des particules suite à une modification de la température
ce que je n'a pas compris est comment une variation de la température entraine une variation de la masse volumique et pourquoi les corps chauds sont plus leger que les corps froids
.Envoyé par sahdos
Bonjour,
.
Supposons que tu as un gaz à l'équilibre thermodynamique
.En vertu de la loi des gaz parfaits P.V = n.R.T
Si tu chauffes de dT une parcelle de gaz de volume V celui-ci va augmenter de volume de dV pour se mettre à l'équilibre mécanique avec le milieu extérieur de pression P. Par conséquent par unité de volume il y a moins de molécules grammes, donc la parcelle chaude est plus légère. Si tu te trouves dans un champ de gravitation celle-ci va monter selon le principe d'Archimède.
Outre la formule que t'as donné Mariposa, je pense que ta question est plutôt dans le sens "comment ça se fait". Une formule c'est bien, savoir ce qui se passe c'est mieux.
Il faut regarder au niveau moléculaire.
la température est directement liée à la vitesse des molécules dans le gaz. plus c'est chaud, plus elles vont vite. maintenant imagine une paroi. Un gaz chaud dont les molécules vont plus vite sera frappée plus souvent => la pression est plus élevée.
Dans la mesure où elles vont plus vite, elles s'entrechoquent plus souvent, ce qui tend à s'étendre spatialement, donc à diminuer la densité. Du point de vue global, une densité moindre aura tendance à être "repoussé" vers le haut, toujours à cause de ces collisions.
Si tu veux plus de précisions n'hésite pas...
Cordialement.
oui je veux une explication physique loin des formules mathématique
oui j'ai bien compris ça mais si tu as de plus svp je serais plus satisfaite.
et merci
j'attend d'autres interventions de la part de tous qui ont des plus
cordialement
Imagine des billes au fond d'un bol (ce sont nos molécules de liquide). Quand rien ne s'agite, ces billes sont tranquilou au fond du bol, à "touche-touche". Maintenant si tu agites le bol, ces billes vont avoir tendance à s'entre-choquer et à se séparer brièvement au moment des chocs. Plus tu chauffes, pardon, plus tu remues, plus les billes se séparent, le volume de l'ensemble augmente. Si tu agites vraiment fort, les billes vont être explusées du bol, c'est l'évaporation.
Evidemment la comparaison n'est pas exacte car ce qui maintient les billes ensembles au fond du bol, c'est la force de gravitation alors que les molécules sont liées par des forces interatomiques (valence, van der Vaals, ...), mais l'idée doit être à peu près la même.
.
Bonjour,
.
C'est toujours, une bonne idée de traduire, les phénomènes macroscopiques, en phénomènes microscopiques. par contre c'est une très mauvaise idée de rejeter la vision macroscopique qui devient la seule intelligible dès que les phénomènes sont compliqués, surtout lorsqu'intervient la thermodynamique.
.
En l'occurence ta description du microscopique cache l'essentiel.
.
en effet lorsque on chauffe une particule fluide (on prendra un gaz pour fixer les idées) dans un environnement à l'équilibre thermodynamique la particule se trouve hors d'équilibre thermodynamique de 2 façons:
.
1- Elle n'est pas en équilibre thermique.
2- Elle n'est pas en équilibre mécanique.
.
La question est donc: Comment la particule de fluide va évoluer pour retourner à l'équilibre thermodynamique?
.
L'expérience (et la théorie confirme) que c'est l'équilibre mécanique qui est réalisé "immédiatement". l'équilibre thermique intervient beaucoup plus tard. Cela veut dire qu'une particule de gaz peut-être considéré comme un matériau isolant thermique. C'est le fondement même du mécanisme de convection.
En particulier pour comprendre la dynamique atmosphérique la sources des vents ne sont pas les gradients de pression, comme on pourrait le croire, mais bien les gradients de température qui allègent des particules fluides et qui dans le contexte des gradients de gravitation provoquent des mouvements ascentionnels qui entrainent tout le reste. Le principal moteur origine des vents se trouve à l'équateur là ou çà chauffe le plus.
La dessus je suis tout à fait d'accord, mais je ne voulais pas rentrer dans ce genre de détail. Il me semblait que les collisions suffisaient à expliquer (du moins imaginer) ce qui se passait réellement...
.
Comme tu l'as remarqué le regard microscopique dans ce cas cache des choses, plutôt que de les reveler.
Dans un premier temps il aurait fallu dire que les particules qui cognent les parois de la boite fictive font reculer celle-ci jusqu'a ce que ces parois soient en équilibre mécanique. Cette boite fictive est désormais composée de particules chaudes.
.
Dans un deuxième temps les particules les plus rapides de la boite fictive vont allez dans la boite fictive de dessus (parcequ'elles sont mieux adaptées pour lutter contre la pesanteur). Inversement les particules les plus lentes de la boite du dessus vont tomber dans la boite du dessous. Il y a donc échanges de particules entre les boites. Ce mécanisme d'échange correpond à la tendance de retrouver l'équilibre thermodynamique dans le champ gravitationnel, cad verticalement. Horizontalement a cette échelle de temps il ne se passe rien car le champ gravitationnel est constant.
.
La première phase correspond a une diffusion de la quantité de mouvement dans les 3 directions. La deuxiéme phase correspond a un mécanisme de diffusion de l'énergie verticalement.
.
Tu vois que ton explication est très loin de cequ'il aurait fallu expliquer. Tu remarqueras que l'on peut construire cette explication microscopique uniquement parceque l'on comprend le macroscopique. Il eut été impossible d'expliquer ex-abrupto le microscopique.
.
Heureusement qu'il y a Naviers-Stokes et la thermodynamique classique pour comprendre.
merci, pour vous tous
je vois pas où est le rapport entre ce que tu as dis et le phénomène de convection . un peu de détailles svp
un peu des détailles pour ce qui est au dessus aussi svp.
.merci, pour vous tous
Je vois pas où est le rapport entre ce que tu as dis et le phénomène de convection . un peu de détailles svp
Question 1:
Supposes que tu as un gaz dans une boite solide le tout en équilibre avec un thermostat et la pression extérieure. Tu chauffes le gaz que va-til se passer?
.
Réponse:
La pression et la température monte. Le retour à l'équilibre se fait par écoulement de la chaleur dans le thermostat et ce jusqu'a retour à l'équilibre thermodynamique.
.
Question2:
Tu supposes maintenant que les parois qui délimittent le gaz sont très élastiques. tu chauffes, que va-t-il se passer?
.
Réponse: il y a 2 solutions possibles:
.
1- Comme dans le cas précedent la chaleur s'évacue et le système retourne à l'équilibre thermodynamique.
.
2- La pression intérieure pousse les parois et le volume augmente jusqu'a égalité des pressions.
.
En fait c'est le cas numéro 2 qui l'emporte le système se met rapidement à l'équilibre mécanique avant de se mettre a l'équilibre thermique.
cela veut dire que dans la physique de la convection on peut considerer le gaz comme mauvais conducteur thermique.
bonjour,
j'ai une question sur un exercice de convection. On me dit que la température vérifie: T(x,t)=To+teta(t)cos(alpha x)
En remplacant cette expression dans l'équation de diffusion on trouve :
teta(t)=Aexp(-t/y)
avec A une constante
et y=1/(a*alpha^2) a constante de diffusion thermique
Ensuite on nous demande de déterminer la constante de temps de relaxation.
Est ce que quelque pourrait m'expliquer à quoi elle correspond et comment la déterminer dans ce cas précis mais surtout dans un cas plus général.
Merci d'avance pour votre aide
j'aurais plutôt tendance à dire exactement l'inverse... ce n'est pas pour rien que l'on utilise la loi de Fourier pour le transfert de chaleur toujours au premier ordre seulement...
j'ai rencontré un autre problème au fil des exercices:
on me dit que la capacité calorique d'un mur de maison est négligeable et on me demande de montrer que je peux assimiler ce mur a une résistance thermique.
Dans la correction on me dit : "pour qu'un conducteur thermique puisse étre assimilé à une resistance thermique il suffit que granddelta(T)=O pour pouvoir faire l'analogie avec l'électrocinétique"
Quelqu'un pourrait me l'expliquer s.v.p. ?
