Pourquoi un corps se dilate en chauffant?

[mariposa]

Juste pour être certain de comprendre: si on chauffe un atome, il se dilate ou il se déplace?

On ne chauffe pas un atome mais l'ensemble d'un cristal (ou liquide) ce qui veut dire que l'on apporte une quantité d'énergie qui se répartie entre tous les degrés de liberté des particules du cristal.

La dilatation c'est l'augmentation de distances entre 2 atomes (sous-entendu distance prise entre leurs positions moyennes).

Je cherche une manière de vulgariser cette explication et j'aimerais comprendre clairement ce qui se passe au niveau des éléctrons qui expliquent à la fois la dilatation et le rayonnement d'un corps.

Il faut commencer d'abord a comprendre ce ce qui se passe pour une molécule di-atomique. (ce que j'ai essayé d'esquisser dans un post précédent).
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[invitea774bcd7]

Le mieux pour comprendre la dilatation est de partir d'une molécule bi-atomique dont on suppose qu'elle possède 2 états électroniques: L'état fondamental noté F et un état excité noté E.

Il n'y a pas forcément d'excitation électronique... 300K, ça fait 200 cm-1 pour fixer les idées. Tout ce qui est à température ambiante est dans le fondamental électronique.

[mariposa]

Il n'y a pas forcément d'excitation électronique... 300K, ça fait 200 cm-1 pour fixer les idées. Tout ce qui est à température ambiante est dans le fondamental électronique.

Oui bien sûr. J'ai pris le cas d'une excitation électronique car c'est pluis facile a comprendre, me semble-t-il. Le fait important est que la distance entre 2 atomes dépend de l'état électronique et réciproquement l'état électronique dépend de la distance entre les 2 atomes.

On a donc E = E° +EE(Q)

Q étant en toute généralité un vecteur

Ici E° est l'énergie totale du système dans l'état électronique fondamental. La position d'équilibre est donc Q° avec EE(Q°) = 0

Si on développe au voisinage de l'équilibre on a:

E = E° + a.Q2 + b.(Q)3 + etc...

Le terme en a represente les vibrations. avec le terme en b la position d'équilibre Q° est modifié et represente la dilatation.

Quand on passe de l'état fondamental E° à l'état excité E1 (pour la coordonnée Q° de l'état fondamental) l'énergie s'écrit:

E = E1 + V.Q + a.Q2 + b.Q3 + ...

Ce qui est nouveau c'est l'apparition du terme linéaire dont les effets sont plus violents que les contributions des termes en Q2 et Q3 (en toute rigueur les termes a et b sont légerement différents).
.
Dans les 2 cas c'est le même phénomène qui intervient cad la dépendance de l'énergie électronique en fonction de la distances.

C'est pourquoi j'ai préféré prendre comme exemple pédagogique un changement d'état électronique à Q constant pour montrer que la distance peut varier nettement en fonction de l'état électronique du système.

[invite1083a972]

J'ai rien vu sur Wikipédia. Est-ce du aux éléctrons excités qui sautent sur les couchent supérieures?

Est-ce que l'espace entre les couches electroniques est suffisamment grand pour expliquer la dilatation?

quand tu apporte de la chaleur a un corps , tu apporte de la matière
la composition fondamental de la matière est de l'énergie ,
Matière = Energie et a l'inverse Energie = Matière
tout rayonnement (infrarouge , x , gamma , ondes radio etc...) est de la matière
le zéro absolu n'est pas de la matière qui ne vibre pas , une particule absolument immobile n'existe pas
le zéro absolu c'est quand il n'y a plus de matière , le zéro absolu ne peut pas être mesure ni atteint artificiellement ;seulement calculé
quand une sonde ou un détecteur infrarouge mesure une température , il mesure de la matière
quand tu enlève des calories a un corps tu lui enlève de la matière et le corps se contracte ,et si au contraire tu lui ajoute des calories il se dilate car tu lui ajoute de la matière.
si il ne peut se dilater a cause de facteurs externes alors il est plus chaud car il ya plus de matière dans un même volume et réciproquement(comme dans un refregirateur)

[invite499b16d5]

quand tu enlève des calories a un corps tu lui enlève de la matière et le corps se contracte ,et si au contraire tu lui ajoute des calories il se dilate car tu lui ajoute de la matière.

bonsoir,
on sait bien tous que E= mc2, mais enfin quand on refroidit un corps de 10°, je ne crois pas qu'on lui enlève assez de matière pour le faire se contracter!

[invitea774bcd7]

quand tu apporte de la chaleur a un corps , tu apporte de la matière
la composition fondamental de la matière est de l'énergie ,
Matière = Energie et a l'inverse Energie = Matière
tout rayonnement (infrarouge , x , gamma , ondes radio etc...) est de la matière
le zéro absolu n'est pas de la matière qui ne vibre pas , une particule absolument immobile n'existe pas
le zéro absolu c'est quand il n'y a plus de matière , le zéro absolu ne peut pas être mesure ni atteint artificiellement ;seulement calculé
quand une sonde ou un détecteur infrarouge mesure une température , il mesure de la matière
quand tu enlève des calories a un corps tu lui enlève de la matière et le corps se contracte ,et si au contraire tu lui ajoute des calories il se dilate car tu lui ajoute de la matière.
si il ne peut se dilater a cause de facteurs externes alors il est plus chaud car il ya plus de matière dans un même volume et réciproquement(comme dans un refregirateur)

Pauvre Albert qui se retourne dans sa tombe… On lui aura tout fait dire à son équation

[mariposa]

Pauvre Albert qui se retourne dans sa tombe… On lui aura tout fait dire à son équation

En fait cete équation doit être fausse car elle ne marche pas pour le boeuf bourguignon.

[invite5cd3e384]

quand tu apporte de la chaleur a un corps , tu apporte de la matière
la composition fondamental de la matière est de l'énergie ,
Matière = Energie et a l'inverse Energie = Matière
tout rayonnement (infrarouge , x , gamma , ondes radio etc...) est de la matière
le zéro absolu n'est pas de la matière qui ne vibre pas , une particule absolument immobile n'existe pas
le zéro absolu c'est quand il n'y a plus de matière , le zéro absolu ne peut pas être mesure ni atteint artificiellement ;seulement calculé
quand une sonde ou un détecteur infrarouge mesure une température , il mesure de la matière
quand tu enlève des calories a un corps tu lui enlève de la matière et le corps se contracte ,et si au contraire tu lui ajoute des calories il se dilate car tu lui ajoute de la matière.
si il ne peut se dilater a cause de facteurs externes alors il est plus chaud car il ya plus de matière dans un même volume et réciproquement(comme dans un refregirateur)

Le problème, c'est qu'à cause du manque des preuves de energie=matière, on ne peut accepter cette explication.

Sinon, je suis d'accord sur le principe, sachant que l'explication cache des secrets (volontairement )

[invite1083a972]

quand tu apporte de la chaleur a un corps , tu apporte de la matière
la composition fondamental de la matière est de l'énergie ,
Matière = Energie et a l'inverse Energie = Matière
tout rayonnement (infrarouge , x , gamma , ondes radio etc...) est de la matière
le zéro absolu n'est pas de la matière qui ne vibre pas , une particule absolument immobile n'existe pas
le zéro absolu c'est quand il n'y a plus de matière , le zéro absolu ne peut pas être mesure ni atteint artificiellement ;seulement calculé
quand une sonde ou un détecteur infrarouge mesure une température , il mesure de la matière
quand tu enlève des calories a un corps tu lui enlève de la matière et le corps se contracte ,et si au contraire tu lui ajoute des calories il se dilate car tu lui ajoute de la matière.
si il ne peut se dilater a cause de facteurs externes alors il est plus chaud car il ya plus de matière dans un même volume et réciproquement(comme dans un refregirateur)

Pauvre Albert qui se retourne dans sa tombe… On lui aura tout fait dire à son équation

Bonsoir ,
Je viens de me relire et je ne trouve pas la phrase qui parle d' Albert et de son équation.
Les Mathématiques et les équations sont utiles pour calculer , prouver nos théories et enregistrer les découvertes et les progrès effectue par les générations qui se suivent.
On devrais éviter de les utiliser a tout bout de champ , surtout pour répondre a quelqu'un qui cherche a comprendre et non a être embrouillé par quelqu'un qui lui balance des formules ,car il n'a pas la réponse a la question,mais qui a très bien appris les formules .

Comme je suis moi même très curieux et pas très futé
je voudrai avancer un peu dans mon appréhension du monde alors j'aimerai savoir lequelles des ces affirmations sont fausses et en quoi.

[invite1083a972]

Le problème, c'est qu'à cause du manque des preuves de energie=matière, on ne peut accepter cette explication.

Peut être qu'en donnant un coup œil du coté d'Hiroshima

[invite51c801ae]

[QUOTE=Sigmar;2201531]L'explication a ton problème est tout simplement qu'il est faux de voir la chaleur comme une agitation des molécules.

Cette affirmation ne m'éclaire pas davantage. Dans toute littérature sur le sujet, vous y lirez difficilement que chaleur et agitation des molécules ne soient pas associés.

Ceci déjà car ça recouvrirait la notion de température, et ensuite parce que la chaleur est par définition un échange d'énergie.

Ça n'explique pas la dilatation des corps sous l'effet de... cet échange d'énergie, puisque le vocable chaleur vous incommode tant...

Par échange, on entend par exemple : ton chalumeau chauffe le fer, transmet de l'énergie : ici elle est thermique,

Pouvez-vous me donner une explication simple de ce qu'est, concrètement, de l'énergie thermique ?

les molécules du gaz du chalumeau frappent la paroi du fer, perdent une partie de leur énergie cinétique dans le choc (précédemment acquise par réaction chimique : la combustion), énergie qui est donc transférée aux ions de fer et aussi à ses électrons (au cristal).

Vous le voyez comme ça le mécanisme de la chaleur ? Alors comment le Soleil peut-il chauffer les molécules du sol de la Lune, alors qu'il n'y a que du vide entre les deux astres ?

De manière assez simple mais légèrement incorrecte (mais ça suffira pour expliquer),

C'est vous qui le dites que ça suffira. On aurait au contraire attendu de votre part que vous nous donniez des propos totalement précis, et corrects.

le processus d'échange d'énergie par collision entre des constituants à des vitesses différences est dit calorifique (adjectif de chaleur).

Merci pour la syntaxe, mais on attendait des explications scientifiques... Retournez s'il vous plaît à ce que je disais au sujet de la chaleur transmise du Soleil sur le sol lunaire, sans collision de la moindre molécule entre les deux astres. Vous pouvez percevoir que votre démonstration n'est plus valable dans le cas que je vous propose.

La chaleur est homogène à une énergie (donc souvent mesuré en Joule) parce qu'elle est un transfert d'énergie. Ex : A a transmis 15 J à B.

Vous semblez confondre travail et énergie. Il est impossible de démontrer l'existence d'une énergie sans qu'elle se manifeste par un travail. Sa simple mesure est la manifestation d'un travail qu'elle opère au sein des instruments de mesure, aussi ultra sensibles qu'ils puissent être.

Mais on ne peut pas dire : ce gaz a une chaleur de 15 J. C'est incorrect.

Admettons...

De même, "état de chaleur intense" ne veut rien dire, car l'abus de langage "chaleur intense"

"Céété une manièrrr de dirrr"... Vous dites bien, abusivement, "trou noir", alors que ce sont astres et non des trous, mais j'accepte ça, car on a compris tacitement que c'est une manière de dire.

vient du fait que si tu touches le fer, alors il te transfère à son tour une énergie : "c'est chaud". Mais rigourement,

note : On dit rigoureusement…

le métal n'a pas une chaleur intense, mais est simplement à une température plus élevée que ta main, a donc des constituants bougeant plus "rapidement", et a donc de l'énergie qu'il peut te transférer par chaleur.

Ce n'était pas à ce niveau qu'il fallait être aussi précis.