Corp noir et élément

[obi76]

Bonsoir à tous,

Il est connu que de la température d'un corps, nous pouvons remonter à l'énergie cinétique moyenne de ses constituants par l'équation de Boltzmann. Par conséquent, 2 corps à température égale devraient avoir une énergie cinétique moyenne égale.

De plus, on sait que les noyaux sont beaucoup plus lourds que les électrons. la majorité de cette énergie cinétique va donc être "prise" par les noyaux.

Maintenant petit constat : à énergie cinétique égale, il va de soi qu'un atome d'Uranium ira nettement moins vite (ou vibrera moins fort du moins) qu'un atome de Lithium (par exemple). Or, je me doute que ce sont les déformations des nuages électroniques, les excitations des électrons etc qui font que le spectre d'émission d'un corps noir soit tel qu'il est.

D'où ma question : pourquoi de l'Uranium et du lithium, tous 2 portés à même température, rayonneraient exactement le même spectre étant donné que la vitesse moyenne de ces 2 constituants sont totalement différents (d'un rapport 10 environ) ?

Merci d'avance de vos réponses/contributions
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[Coincoin]

Salut,

De plus, on sait que les noyaux sont beaucoup plus lourds que les électrons. la majorité de cette énergie cinétique va donc être "prise" par les noyaux.

Non. Par équipartition de l'énergie, tu as autant d'énergie par degré de liberté dans les électrons que dans le noyau. Donc certes le noyau d'uranium ira moins vite, mais le cortège électronique émettra le même spectre.

[obi76]

Bon bah la réponse était simple. Merci

Autre question alors : pourquoi y aurai-t-il équi-répartition de l'énergie ?

[LPFR]

Autre question alors : pourquoi y aurai-t-il équi-répartition de l'énergie ?

Bonsoir.
Physiquement il y a équi-répartition à cause des échanges dans les chocs.
Statistiquement, la distribution avec équi-répartition est la plus probable et celle dans lequel un seul élément à toute l'énergie et le reste n'a rien est la plus improbable. Mais vous devez avoir vu ça en mécanique statistique.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

En physique statistique je l'ai déjà vu, mais il s'agissait bien de collisions entre atomes. Donc effectivement avec les collisions l'énergie va être en moyenne la même pour toutes les particules.

Sauf que là je vois difficilement une collision entre proton et nuage électronique... Que tous les atomes aient en moyenne la même énergie (temporellement ou sur l'ensemble grâce au principe d'ergodicité) soit, mais que ce soit pareil avec des noyaux et des électrons alors qu'on ne peut pas dire qu'il y ai collision entre eux, c'est là que je ne comprend plus.

Les interactions électrostatiques auraient le même effet sur la distribution d'énergie que des collisions directes ?

[LPFR]

Les interactions électrostatiques auraient le même effet sur la distribution d'énergie que des collisions directes ?

Bonjour.
Oui. Si le nuage électronique et le noyau étaient tenus solidaires par des ressorts, ça vous aurait paru complètement normal. Dans une collision entre deux atomes c'est surtout la masse des noyaux qui joue. Et les noyaux doivent se décaler pas mal de leur position d'équilibre au moment du choc.
Au revoir.

[obi76]

Merci de ces éclaircissements.

Cordialement,

[Coincoin]

Il ne faut pas voir une collision comme un choc avec contact. Deux particules qui s'approchent et se repoussent électrostatiquement sont en collision, mais si elles gardent toujours une certaine distance. L'important, c'est qu'il y ait échange d'énergie, ce qui permet d'atteindre l'équilibre.

Ton problème ressemble un peu à celui d'un gaz diatomique avec deux types d'atomes de masses bien différentes. À une température donnée, les petits atomes iront très vite et les gros lentement, mais lors des chocs ils ne s'échangeront pas d'énergie en moyenne.

[LPFR]

Il ne faut pas voir une collision comme un choc avec contact. Deux particules qui s'approchent et se repoussent électrostatiquement sont en collision, mais si elles gardent toujours une certaine distance....

Re.
Il y a quelques jours il y a eu une discussion à propos de ce "contact".
Quand deux particules neutres comme des atomes ou de molécules entrent en collision, il ne peut pas avoir de répulsion électrostatique que, dans le meilleur de cas, quand la distance est tellement faible que la distribution de charges dans les particules joue. Et dans ce cas on a plutôt des forces de van der Waals, qui sont, en général, attractives.
Je pense que dans le choc entre atomes ou molécules, ce sont les "forces" du principe de Pauli entre les orbitales qui entrent en jeu.
Je pense que la distance de "contact" est la même ou un peu plus faible que la distance entre atomes ou molécules dans le même gaz à l'état solide.
A+

[obi76]

Je pense que dans le choc entre atomes ou molécules, ce sont les "forces" du principe de Pauli entre les orbitales qui entrent en jeu.

Je me souviens d'un prof qui avait pris un exemple pour nou prouver que le principe d'exclusion de Pauli était largement prédominante dans le cas de collision, et c'était tout bête : si nos pieds ne traversent pas le sol, c'est parce que les électrons ne peuvent pas être au même endroit au même moment => Pauli empêche les atomes de se traverser.
Néanmoins je ne vois pas comment écarter une hypothèse de répulsion électrostatique. A grande distance effectivement ça ne jouera pas, mais lors d'un "contact" les nuages se déformeront bien, et là une répulsion électrostatique n'est pas à exclure.

Lequel des 2 principes est réellement cause d'une collision entre atome... alors là je sèche.

[LPFR]

Re.
Je pense que si à ces distances la répulsion électrostatique prédominait, il serait impossible de solidifier le gaz en diminuant sa température. On n'obtiendrait qu'une "poussière" d'atomes.

À mesure que deux atomes se rapprochent les forces passent de "rien du tout" à attractives, puis finalement répulsives à cause de Pauli.
A+

[obi76]

Re.
Je pense que si à ces distances la répulsion électrostatique prédominait, il serait impossible de solidifier le gaz en diminuant sa température. On n'obtiendrait qu'une "poussière" d'atomes.

Effectivement

À mesure que deux atomes se rapprochent les forces passent de "rien du tout" à attractives, puis finalement répulsives à cause de Pauli.
A+

Bon bah je peux considérer ma curiosité comme satisfaite

Merci