Capacité thermique: solide/gaz

[invitec9f3b5ed]

Bonjour, je ne comprends pas pourquoi la capacité thermique d'un solide est plus importante que celle d'un gaz?
merci
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[gatsu]

Salut,

Bonjour, je ne comprends pas pourquoi la capacité thermique d'un solide est plus importante que celle d'un gaz?
merci

En gros, pour un gaz monoatomique la contribution à l'energie moyenne du système se fait par l'energie cinétique alors que dans un solide l'energie est "stockée" dans la partie cinétique et dans des "ressorts" qui tiennent les atomes entre eux.
Donc lorsque tu injectes de l'energie dans l'un des deux systèmes, elle va etre d'avantage répartie dans un solide que dans un gaz (parfait) et donc il faudra fournir plus d'energie pour que l'energie cinétique moyenne (3/2NkT) augmente d'un degré.

[invitec9f3b5ed]

alors que dans un solide l'energie est "stockée" dans la partie cinétique et dans des "ressorts" qui tiennent les atomes entre eux.
.

tu parles d'une énergie potentielle?

[invite44fd6771]

Bjr,
je ne pense pas qu'il s'agisse d'une energie potentielle, on peut chauffer un solide sans pour autant le mettre en mouvement; Par contre dans un solide les atomes sont plus liés entre eux que dans un gaz donc eventuellement cela explique que cela soit plus difficile pour un solide que pour un gaz (qui possede plus de liberté).

[A voir en vidéo sur Futura]

[gatsu]

tu parles d'une énergie potentielle?

En fait oui je parle d'energie potentielle pour les "ressorts" que l'on peut imaginer entre les atomes (une sorte de colle qui tient tout ça ensemble).
Il n'y a pas de problème ça ne veut pas dire que le solide va bouger de façon macroscopique mais par contre c'est sûr que à l'échelle microscopique les molécules bougent.

[invite44fd6771]

Oui désolée
donc si je comprend bien tu modélise la liaison entre les molécules par un ressort
un peu comme dans la spectroscopie infrarouge pour la loi de Hooke ?

[invite60fdf64e]

C'est vrai , la tu parle du nombre de mode d'excitation du corps, y'a plus simple encore comme explication :
La densité tous simplement: a meme nombre de mode d'excitation, chaque atome est capable de prendre sa petite part d'energie, donc si j'ai 10^5 atomes/cm3 ou 10^20 atomes / cm 3 cela fait une différence de capacité

[gatsu]

C'est vrai , la tu parle du nombre de mode d'excitation du corps, y'a plus simple encore comme explication :
La densité tous simplement: a meme nombre de mode d'excitation, chaque atome est capable de prendre sa petite part d'energie, donc si j'ai 10^5 atomes/cm3 ou 10^20 atomes / cm 3 cela fait une différence de capacité

Je comprends pas ce que que tu veux dire. Les ressorts dont je parle relient en gros les noeuds du réseau entre eux et ne font pas parti des degrés de liberté interne de la molécule.

Si la capacité d'un solide à haute température est 3R alors que pour un gaz dilué à haute température c'est plutot de l'ordre de 5/2 R c'est parce qu'il y a des "ressorts" entre les molécules qui constituent le solide, ce qui n'est pas le cas pour un gaz, la densité n'a a priori rien à voir là dedans.

donc si je comprend bien tu modélise la liaison entre les molécules par un ressort
un peu comme dans la spectroscopie infrarouge pour la loi de Hooke ?

Oui effectivement c'est un peu la même chose mais en approximation classique. Disons que quelque soit la tronche du potentiel d'intéraction entre les molécules dans un solide, comme les molécules sont au voisinage de leur position d'équilibre, on peut approcher (c'est simplement un développement limité) l'energie potentielle d'interaction par un potentiel quadratique (de type ressort donc), c'est l'approximation harmonique.
Après on peut le traiter classiquement ou quantiquement et attacher les ressorts à differents endroits (au point d'equilibre ou aux molécules voisines) en fonction du réalisme du modèle.

[invite60fdf64e]

Si renseigne toi et tu verra que le facteur devant R depend des modes d'exitation (Rotation, vibration, vibration dans le reseau ect...)
Ce que je veut expliquer par la densité est trés simple, l'energie etant porté par les atomes ou les molecules, plus le materiau est dense (gaz/solide) plus la capacité va augmenté

[gatsu]

Si renseigne toi et tu verra que le facteur devant R depend des modes d'exitation (Rotation, vibration, vibration dans le reseau ect...)
Ce que je veut expliquer par la densité est trés simple, l'energie etant porté par les atomes ou les molecules, plus le materiau est dense (gaz/solide) plus la capacité va augmenté

Je ne dis pas que ça ne dépend pas de la densité mais plutot que le fait que ça en dépende est une trivialité et que par ailleurs ce n'est pas le point important pour distinguer les phénomènes pertinents pour évaluer à la louche la chaleur spécifique d'un solide par rapport à un gaz.

Je n'ai pas besoin de me renseigner pour savoir que le facteur devant le R dépend de tout ce que tu dis mais à haute température c'est finalement les rotations qui l'emportent et le 5/2 apparait comme par magie.

[invite1acecc80]

Bonjour,

Je ne dis pas que ça ne dépend pas de la densité mais plutot que le fait que ça en dépende est une trivialité et que par ailleurs ce n'est pas le point important pour distinguer les phénomènes pertinents pour évaluer à la louche la chaleur spécifique d'un solide par rapport à un gaz.

Je n'ai pas besoin de me renseigner pour savoir que le facteur devant le R dépend de tout ce que tu dis mais à haute température c'est finalement les rotations qui l'emportent et le 5/2 apparait comme par magie.

Je plussoie.

Les données des capacités calorifiques sont exprimées par unité soit de masse, soit molaire pour eviter de considérer la densité.

Par contre pour les gaz, il est possible, à température ambiante (le dihydrogène c'est certain... ) de trouver une capacité calorifique plus grande que celle des solides, (les écarts de niveaux de vibrations sont suffisamment bas, pour en tenir compte).

A plus.

[invite60fdf64e]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A9_calorifique -
Cela est vrai pour la capacité calorifique molaire ou massique... mais la capacité calorifique sans précision est une grandeur extensive...

[invite1acecc80]

Bonjour,

http://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A9_calorifique -
Cela est vrai pour la capacité calorifique molaire ou massique... mais la capacité calorifique sans précision est une grandeur extensive...

On le sait ça et ce n'est pas vraiment le fond du problème...
C'est comme si tu disais "la capacité calorifique d' 1 kg d'étain est plus grande que celle de 100 grammes"...

Maintenant si tu compares à quantité égale (même nombre d'élément), il est vrai qu'un gaz diatomique (sauf un cas) a une capacité plus faible qu'un solide.

A plus.

[invite60fdf64e]

La question initiale n'est pas si précise et parle de capacité calorifique... Enfin bon ce n'est pas trés important...