Pression ou température ?

[pmdec]

Au gré des digressions du (long) fil sur le vol des avions, plusieurs questions en rapport avec les gaz ont été évoquées. Par exemple, il a été dit que la pression et la température ont la même origine "microscopique" : le mouvement des molécules constituant ce gaz.
Pourtant, à l'échelle macroscopique ces deux grandeurs nous semblent bien distinctes, et leur mesure expérimentale (à l'échelle macroscopique) fait appel à des instruments bien différents qui peuvent, de plus, être construits de façon à ne prendre en compte que l'un de ces paramètres.

Qu'en pensez-vous ?

PS Je n'exclue pas que cette question soit complètement idiote et/ou que je sois passé à côté d'une évidence ...
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[invite4b9cdbca]

Euh je vais peut etre dire une betise, mais si on te serre tres fort, tu as plus de mal à bouger, non ?

[invite8c514936]

Bon, je n'ai pas complètement suivi le fil que tu mentionnes, mais en effet dans les gaz la pression et la température ont une origine commune. Mais ça ne veut pas dire du tout que c'est la même chose !! Il y a quelques discussions dans les archives sur la définition de la température et celle de la pression et dans des sytèmes plus généraux l'origine physique n'est pas forcément la même.

Par exemple un gaz quantique de fermions a une pression non nulle à température nulle. Et je ne sais pas si on peut définir une pression pour une chaîne de spins, alors que la température est très bien définie...

[inviteca4b3353]

Salut,

Par exemple, il a été dit que la pression et la température ont la même origine "microscopique" : le mouvement des molécules constituant ce gaz.
Pourtant, à l'échelle macroscopique ces deux grandeurs nous semblent bien distinctes,

Certes, à l'échelle macro elles paraissent totalement étrangère l'une de l'autre et pourtant elles ne sont pas indépendantes mais relier par ce qu'on appelle une équation d'état (gaz parfait, van der vaals ou autres). C'est la traduction macroscopique directe du lien qu'ont ces deux grandeurs au niveau micro.

Bonne nuit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[monnoliv]

Pour rester dans le cas des gaz puisque c'est l'objet de la question, j'ai juste une idée:
Un thermomètre mesure la température d'un objet (gaz ou autre) par transfert de l'agitation moléculaire du milieu mesuré, sur le milieu mesurant (thermomètre)¹.
Un capteur de pression mesure aussi l'agitation moléculaire mais via l'énergie cinétique. Il y a donc la notion de masse (concentration) en plus de l'agitation moléculaire.

¹ Il y a bien sûr d'autres moyens de mesurer la température.

[pmdec]

.../...Par exemple un gaz quantique de fermions a une pression non nulle à température nulle. Et je ne sais pas si on peut définir une pression pour une chaîne de spins, alors que la température est très bien définie...

Hou, là, là ... c'est beaucoup trop compliqué pour moi, ça !
Ce qui "m'intéresse, c'est simplement le cas des gaz courants, l'air par exemple, ou pour simplifier encore, l'azote.
Prenons un exemple : un thermocouple génère une tension, proportionnelle (ou peu s'en faut) à la température absolue dans une plage de température donnée (qui dépend de l'alliage utilisé). Ce capteur (ou autre terme plus approprié) est donc sensible à l"'agitation thermique" donc, intrinsèquement, aux "mouvements" des molécules qui le composent, mouvement qui leur est transmis par le milieu extérieur au capteur. Cette transmission ne peut se faire que par les chocs des molécules du milieu extérieur. Ce que je voudrais "comprendre" c'est comment le capteur "distingue" que ces chocs sont "de l'agitation thermique" et non pas "de la pression", la transmission de l'énergie (ou des impulsions ?) se faisant par l'intermédiaire d'une surface (celle du capteur) qui devrait intégrer ces chocs, quels qu'ils soient.
Excusez les multiples guillemets, mais je ne sais pas "faire de physique" autrement qu'avec les mains ...

[pmdec]

Pour rester dans le cas des gaz puisque c'est l'objet de la question, j'ai juste une idée:
Un thermomètre mesure la température d'un objet (gaz ou autre) par transfert de l'agitation moléculaire du milieu mesuré, sur le milieu mesurant (thermomètre)¹.
Un capteur de pression mesure aussi l'agitation moléculaire mais via l'énergie cinétique. Il y a donc la notion de masse (concentration) en plus de l'agitation moléculaire.

¹ Il y a bien sûr d'autres moyens de mesurer la température.

Même questionnement que mon post ci-dessus : dans les deux cas, la transmission de "l'information" se fait par des chocs contre une surface. Sont-ils élastiques* ? La notion de surface n'a-t-elle pas de sens à cette échelle ?

* Sans doute pas à 100% puisqu'il y a dans le cas de la température une diffusion dans le capteur (le milieu mesuré perd un peu de température pour chauffer le capteur). Et seuls les chocs de pression" seraient élastiques à 100% ?

[monnoliv]

Cette transmission ne peut se faire que par les chocs des molécules du milieu extérieur. Ce que je voudrais "comprendre" c'est comment le capteur "distingue" que ces chocs sont "de l'agitation thermique" et non pas "de la pression", la transmission de l'énergie (ou des impulsions ?) se faisant par l'intermédiaire d'une surface (celle du capteur) qui devrait intégrer ces chocs, quels qu'ils soient.
Excusez les multiples guillemets, mais je ne sais pas "faire de physique" autrement qu'avec les mains ...

Super intéressant comme questionnement. Voici ce que je comprends:
L'agitation moléculaire se transmet, du milieu, au thermocouple. Donc les molécules (atomes) du thermocouple acquièrent la même vibration que le milieu ambiant et ce, quelque soit la masse intrinsèque des atomes du thermocouple.
Par contre, pour la pression, les capteurs électriques sont souvent formés par une espèce de cube rigide étanche dont deux faces opposées sont conductrices et forment donc un condensateur (dont un appareillage en aval mesure la valeur et en déduit la pression). Une de ses faces est élastique. Qu'est-ce qui peut faire bouger cette face élastique ? Pas une vitesse seule mais une qté de mouvement (masse fois vitesse), plus précisément une variation de qté de mouvement induite par tous les chocs élastiques des molécules d'air sur la surface. Donc plus il y a de pression (à température constante, donc à v moyen constant), plus il y a de la masse, càd de la concentration d'air.
Qu'en penses-tu ?

[invite03f54461]

Salut

Pour rester dans le cas des gaz puisque c'est l'objet de la question, j'ai juste une idée:
Un thermomètre mesure la température d'un objet (gaz ou autre) par transfert de l'agitation moléculaire du milieu mesuré, sur le milieu mesurant (thermomètre)¹.
Un capteur de pression mesure aussi l'agitation moléculaire mais via l'énergie cinétique.

Il en a largement été débattu, et c'est essentiellement par RAYONNEMENT que la chaleur passe de l'objet dont la température est mesurée au thermomètre

[pmdec]

Salut

Il en a largement été débattu, et c'est essentiellement par RAYONNEMENT que la chaleur passe de l'objet dont la température est mesurée au thermomètre

Je n'ai pas trouvé de fil sur ce formum traitant de cette question, ni par une recherche (rapide) sur le Net, mais je ne doute pas que la question se soit déjà posée (je ne me souviens pas m'être posée une question qui ne se soit pas avérée déjà posée : je ne suis pas si prétentieux !) Pourriez-vous m'indiquer une piste ou un lien ?

Pour ce qui est de la transmission, se poserait quand même la question du "non essentiellement". D'autant plus que, à ce qu'il me semble, la transmission par rayonnement dépend de T₂⁴-T₁⁴ alors que par conduction c'est de T₂-T₁ (à vérifier, mais de toutes façons, il y a une différence depuissance). Il doit donc bien y avoir une différence à l'échelle microscopique. De plus, à l'intérieur d'un matériau opaque (la partie du thermocouple extérieure à la soudure par exemple), j'imagine mal un rayonnement, sauf à considérer que l'échange d'impulsion entre les molécules/atomes se fasse ellem-même par des photons ?

[monnoliv]

Il en a largement été débattu, et c'est essentiellement par RAYONNEMENT que la chaleur passe de l'objet dont la température est mesurée au thermomètre

Non, pour un thermomètre plongé dans de l'air à 20°C, le rayonnement est négligeable et c'est bien par conduction qu'on mesure la température. Ceci dit, on s'écarte du sujet.

Que penses-tu de la différence entre température et pression (pour un gaz) comme je l'ai décrite pmdec?

[mach3]

je pense qu'on peut voir une différence entre pression et température dans la nature de l'energie échangée. Le travail est une energie d'échange due à la pression (-PdV) et la chaleur une energie d'échange due à la température (TdS). Le travail est un mouvement "concerté" du gaz, alors que la chaleur est un mouvement désordonné. Microscopiquement, pour la pression c'est l'impulsion orthogonale (à la surface) des particules qui frappe la surface qui est communiquée, pour la température c'est l'energie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface.

m@ch3

[pmdec]

Que penses-tu de la différence entre température et pression (pour un gaz) comme je l'ai décrite pmdec?

A vrai dire, je ne sais pas trop !
J'ai l'impression (!) que la température est "plus fondamentale" que la pression : la connaissance de la température d'un gaz suffit à décrire la vitesse de l'ensemble de ses atomes (gaz monoatomique), même si ce n'est que sous forme statistique. Quand la pression varie, ce n'est que le "libre parcours" qui va changer, la distribution des vitesses restant la même.

D'autre part, on peut envisager une température nulle, qui conduit à une vitesse nulle (donc à une pression nulle : il ne reste que la force de gravité et le gaz doit, à ce que j'imagine, se comporter un peu comme un liquide). Mais on ne peut pas envisager une pression nulle : il n'y a plus de gaz et la question n'a pas de sens.

Il y aurait donc une différence entre la pression d'un gaz dans une enceinte fermée et celle d'un liquide : la deuxième dépend de la gravité : c'est en fait un poids qui "se répartit" parce que la substance est fluide. Or les capteurs usuels ne font aucune différence entre les deux, pour la bonne raison que c'est dans les deux cas une force.surface^-1 (plein de petits poids dans un cas, plein de petites forces de réaction (aux chocs) dasn l'autre).

Contre une surface de dimension donnée, la pression ne fait donc qu'augmenter le nombre de chocs alors que la température augmente "l'intensité" de chaque choc (est-ce qu'on peut faire un paralléle avec fréquence et intensité électrique ou lumineuse ?)

En fait, en rédigeant cette réponse, je me demande si je n'ai pas une piste : imaginons deux enceintes fermées A et B contenant un gaz à des températures différentes et ayant une petite surface en commun. La température va peu à peu s'équilibrer : une molécule de A frappe la paroi qui "recule". Se recul se transmet de proche en proche dans l'épaisseur de la paroi qui finit par frapper une molécule de B. Mais il n'est pas possible de frapper deux fois la même : donc la pression ne va pas se transmettre : deux petits chocs n'équivalent pas à un grand. Si la pression est plus forte dans A, la température va se propager plus vite (il y a plus de chocs), mais seule la température se propage.

Bon, tout ça est un peu confus ... et je ne suis même pas sûr de "suivre la piste" de ma question. Mais je ne vais quand même pas tout effacer ... on verra bien !

[pmdec]

Complément à mon post #13.
Plus clairement (si l'on peut dire) : les chocs transmis par deux molécules (chacune vitesse v et perpendiculairement à la paroi) d'un côté de la paroi ne peuvent pas se "cumuler" en donnant la vitesse 2v à une molécule de l'autre côté, car elle est "déjà partie".
Il n'est donc pas possible de "transformer" une pression en une température. (Et donc, impossible qu'il y ait une fuite de pression par conduction thermique comme envisagé dans le fil de sur le vol de l'avion !!!).
Accessoirement :
Capteur de pression : si la température double, il y a 2 fois moins de chocs (pour respecter P/T = Cte dans l'enceinte). On "enregistre" donc la même chose.
Capteur de température : doit être sensible à l'énergie, donc à v² (donc proportionnel à T), et pas au nombre de chocs.

à mach3 : désolé, pas vu le post avant d'envoyer ces deux là.

[monnoliv]

Microscopiquement, pour la pression c'est l'impulsion orthogonale (à la surface) des particules qui frappe la surface qui est communiquée, pour la température c'est l'energie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface.

Pour la pression, je suis d'accord pour la composante orthogonale de l'impulsion à la surface du capteur. Pour la température, si tu dis que c'est l'énergie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface, ça veut dire que si la température augmente, on devrait voir un effet sur le capteur de pression ?

Contre une surface de dimension donnée, la pression ne fait donc qu'augmenter le nombre de chocs alors que la température augmente "l'intensité" de chaque choc (est-ce qu'on peut faire un paralléle avec fréquence et intensité électrique ou lumineuse ?)

Oui mais alors, le capteur de pression devrait aussi mesurer la température...

Contrairement à ce que j'avais écris, on mesure l'énergie cinétique moyenne de chaque molécule du gaz lorsqu'on mesure la tmpérature (et pas seulement la vitesse moyenne).
Donc la mesure de la température est isotrope, on mesure l'énergie cinétique des molécules du gaz qui est un scalaire. Tandis que la mesure de la pression doit (obligatoirement?) être anisotrope, le capteur doit présenter une dissymétrie pour pouvoir mesurer l'impulsion (même si en définitive, la pression est un scalaire aussi)...

[zoup1]

Salut,

A vrai dire, je ne sais pas trop !
J'ai l'impression (!) que la température est "plus fondamentale" que la pression : la connaissance de la température d'un gaz suffit à décrire la vitesse de l'ensemble de ses atomes (gaz monoatomique), même si ce n'est que sous forme statistique. Quand la pression varie, ce n'est que le "libre parcours" qui va changer, la distribution des vitesses restant la même.

La difficulté que tu rencontres dans le raisonnement que tu cherches à faire vient de 2 choses...
1) Certaines choses pas vraiment correctes qui ont été dites dans le fil "comment fait un avion pour voler" , en particulier, la notion de flux d'impulsion (surtout à travers un support solide est plus que vaseuse...)
2) Sur le fait qu'il y a un mélange dans tes propos entre ce qui se passe pour un système fermé (dans une boite de volume fixé ou tout au moins un système avec un nombre de particules fixe) et dans un système ouvert (qui peut échanger des molécules avec l'extérieur).

Si la boite est telle qu'elle peut échanger librement de la chaleur avec l'extérieur, l'équilibre est tel que la température de la boite est la meme que la température extérieure.
Si la boite est telle qu'elle peut échanger librement du volume avec l'extérieur, l'équilibre est tel que la pression à l'intérieur de la boite est la pression extérieure.
Si la boite est telle qu'elle peut échanger librement des particules cela revient (pour un gaz) à un état d'équilibre pour lequel pression et température sont les meme que la pression et la température exterieure.

Comme il a déjà été dit, pour un gaz, l'équation d'état relie pression et température. Le prototype d'équation d'état, c'est la loi des gaz parfait qui s'énonce :
PV = nkT, où :
P est la pression,
V le volume occupé par le gaz,
n le nombre de molécules du gaz,
k la constante de Boltzman et
T la température.

Tu vois que si tu es dans une boite fermé rigide, V et n sont constante et donc P et T sont directement relié à travers uniquement des constantes. Si tu modifies l'un tu modifie l'autre de la meme façon. Dans ce cas là, changer la Température, c'est fourni de la chaleur au système... et par contre coup (à travers l'équation d'état) cela change la pression. Avec une boite rigide, il n'y a pas de moyen d'induire directement une augmentation de pression.

Si au contraire tu es dans une boite déformable, alors tu peut faire varier le volume et si ta boite est en équilibre thermique avec l'extérieur, la température reste constante, par contre la pression change.

Si la boite est totalement isolée de l'extérieur, sans échange de chaleur, alors lorque tu fait varier son volume, tu dois fournir un travail qui vient lutter contre les forces de pression. Du meme coup, tu fournis de l'énergie au système, la pression change et la température change.

D'autre part, on peut envisager une température nulle, qui conduit à une vitesse nulle (donc à une pression nulle : il ne reste que la force de gravité et le gaz doit, à ce que j'imagine, se comporter un peu comme un liquide). Mais on ne peut pas envisager une pression nulle : il n'y a plus de gaz et la question n'a pas de sens.

Je pense que cela n'a pas beaucoup de sens quelque soit la façon que l'on a de le prendre. Température comme pression nulle sont des cas limites difficiles à concevoir et a interpréter.

Il y aurait donc une différence entre la pression d'un gaz dans une enceinte fermée et celle d'un liquide : la deuxième dépend de la gravité : c'est en fait un poids qui "se répartit" parce que la substance est fluide. Or les capteurs usuels ne font aucune différence entre les deux, pour la bonne raison que c'est dans les deux cas une force.surface^-1 (plein de petits poids dans un cas, plein de petites forces de réaction (aux chocs) dasn l'autre).

Non, il n'y a pas de différence de nature de la pression entre un gaz et un solide, ce qui change par contre c'est la nature de l'équation d'état. La gravité n'a d'ailleurs rien à faire là dedans, la pression existe aussi en apesanteur.

Contre une surface de dimension donnée, la pression ne fait donc qu'augmenter le nombre de chocs alors que la température augmente "l'intensité" de chaque choc (est-ce qu'on peut faire un paralléle avec fréquence et intensité électrique ou lumineuse ?)

Lors du choc sur les parois, pression et température ont des effets différents en effet. En fait je préfère remplacer ces deux mots par impulsion et énergie. Suivant la nature du choc sur la paroi (suivant le fait qu'il est élastique ou pas), on aura une part plus ou moins importante de l'impulsion de la particule incidente qui sera transmise au mur (plutot plus importante - de 1 à 2 fois l'impulsion initiale) alors que pour l'énergie seule un fraction de l'énergie initiale initiale sera transmise (de 1 à 0 fois l'énergie initiale). Pour une collision élastique, il n'y a pas d'énergie transmise alors que 2 fois l'impulsion est transmise. Je t'invite à réfléchir correctement au rebond d'une balle sur un mur pour voir cela...

En fait, en rédigeant cette réponse, je me demande si je n'ai pas une piste : imaginons deux enceintes fermées A et B contenant un gaz à des températures différentes et ayant une petite surface en commun. La température va peu à peu s'équilibrer : une molécule de A frappe la paroi qui "recule". Se recul se transmet de proche en proche dans l'épaisseur de la paroi qui finit par frapper une molécule de B. Mais il n'est pas possible de frapper deux fois la même : donc la pression ne va pas se transmettre : deux petits chocs n'équivalent pas à un grand. Si la pression est plus forte dans A, la température va se propager plus vite (il y a plus de chocs), mais seule la température se propage.

j'ai pas compris...

[zoup1]

Désolé, j'ai un peu de retard sur la discussion...

Pour la température, si tu dis que c'est l'énergie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface, ça veut dire que si la température augmente, on devrait voir un effet sur le capteur de pression ?

Oui mais alors, le capteur de pression devrait aussi mesurer la température...

Ce qui lie pression et température c'est quelque chose qui est relié au nombre de molécules par unité de volume. Vous raisonnez je crois à densité constante, ce n'est pas la cas... Je peux faire varier la pression en maintenant la température constante mais pour cela je dois changer le nombre de molécules par unité de volume. Cela revient aussi à changer le nombre de chocs sur une paroi par unité de temps et l'un dans l'autre un capteur pourra (s'il est bien concu mesurer soit une température, soit une pression)

Contrairement à ce que j'avais écris, on mesure l'énergie cinétique moyenne de chaque molécule du gaz lorsqu'on mesure la tmpérature (et pas seulement la vitesse moyenne).
Donc la mesure de la température est isotrope, on mesure l'énergie cinétique des molécules du gaz qui est un scalaire. Tandis que la mesure de la pression doit (obligatoirement?) être anisotrope, le capteur doit présenter une dissymétrie pour pouvoir mesurer l'impulsion (même si en définitive, la pression est un scalaire aussi)...

Le capteur de pression ne mesure pas une (le chiffre 1) impulsion mais l'impulsion moyenne perpendiculaire à sa surface. Cette mesure est indépendante de l'orientation de sa surface car l'orientation des vitesses isotrope.

[mach3]

désolé j'ai un peu de retard... changement d'heure... grrr...

Pour la température, si tu dis que c'est l'énergie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface, ça veut dire que si la température augmente, on devrait voir un effet sur le capteur de pression ?

bah si tu raisonnes dans une enceinte fermée, effectivement, si T augmente, P augmente, c'est parfaitement normal

mais zoup1 a déjà bien expliqué ça avec l'équation d'état des gaz.

m@ch3

[pmdec]

Je vais réfléchir un peu plus à "comment mieux exprimer la question que je me pose" (qui est, avant tout, en rapport avec l'intégration que fait une surface physique (réelle) du mouvement des molécules/atomes du gaz) avant de poursuivre, mais d'abord queques précisions :

Comme il a déjà été dit, pour un gaz, l'équation d'état relie pression et température. Le prototype d'équation d'état, c'est la loi des gaz parfait qui s'énonce :
PV = nkT, où :
P est la pression,
V le volume occupé par le gaz,
n le nombre de molécules du gaz,
k la constante de Boltzman et
T la température.

Ce ne serait pas plutôt PV=nRT avec R=Cte des gaz parfaits et le reste des unités OK (Dans "ta" formule, V est la vitesse moyenne) ?

Non, il n'y a pas de différence de nature de la pression entre un gaz et un solide, ce qui change par contre c'est la nature de l'équation d'état. La gravité n'a d'ailleurs rien à faire là dedans, la pression existe aussi en apesanteur.

Bien sûr qu'il y a une différence entre gaz et liquide ! En l'absence de gravité un récipient fermé rempli d'un gaz sous pression indiquera la même pression (liée à la vitesse des molécules) alors que la pression due au poids disparaît ... avec le poids (je ne prends pas en considération la pression due à la tension superficielle) : il n'y a pas, en l'absence de ventilation forcée, de gradient de pression dans un machin en orbite)

Lors du choc sur les parois, pression et température ont des effets différents en effet. En fait je préfère remplacer ces deux mots par impulsion et énergie

Ca, c'est un peu tautologique : si tu choisis d'assimiler la pression à une impulsion et la température à une énergie, tu n'auras pas de mal à le démontrer ...

Suivant la nature du choc sur la paroi (suivant le fait qu'il est élastique ou pas), on aura une part plus ou moins importante de l'impulsion de la particule incidente qui sera transmise au mur (plutot plus importante - de 1 à 2 fois l'impulsion initiale) alors que pour l'énergie seule un fraction de l'énergie initiale initiale sera transmise (de 1 à 0 fois l'énergie initiale). Pour une collision élastique, il n'y a pas d'énergie transmise alors que 2 fois l'impulsion est transmise. Je t'invite à réfléchir correctement au rebond d'une balle sur un mur pour voir cela...

Et ce serait plutôt là que je me pose des questions : ni le gaz ni la paroi ne choisit la "nature du choc" : Qu'on ait x chocs à la vitesse moyenne v par unité de temps et de surface ou bien qu'on en ait 2x (pression double) à la vitesse moyenne 0,707 v (température moitié) ne changera pas la nature des chocs ...

j'ai pas compris...

C'est à ça que je vais réfléchir pour l'exprimer plus clairement ...

[pmdec]

Pour la pression, je suis d'accord pour la composante orthogonale de l'impulsion à la surface du capteur. Pour la température, si tu dis que c'est l'énergie cinétique moyenne des particules qui frappent la surface, ça veut dire que si la température augmente, on devrait voir un effet sur le capteur de pression ?

Si une enceinte de volume fixe est fermée elle contient une quantité fixe d'atomes/unité de volume. Quand la température augmente, cette "densité" ne change pas. Et pourtant la pression augmente (P/T=Cte), ce que "ressent" bien un capteur de pression. Ce capteur est donc sensible à une fonction de la vitesse moyenne des molécules (puisque c'est le seul paramètre qui a changé) qui est de plus capable (la fonction ou ce qui est à son origine [impulsion ?, énergie ?, quantité de mouvement ?, bref, un truc qui doit avoir un nom !]) de traverser une paroi sans être "altérée".

Oui mais alors, le capteur de pression devrait aussi mesurer la température...

Et pourtant non...

[zoup1]

Ce ne serait pas plutôt PV=nRT avec R=Cte des gaz parfaits et le reste des unités OK (Dans "ta" formule, V est la vitesse moyenne) ?

PV=NRT ou PV=nkT désignent toutes les deux la même chose :
dans la première, N est le nombre de mole et R est la constante des gaz parfait.
dans la deuxième, n est le nombre de molécules et k est la constante de Boltzmann.

Sachant qu'il y a Na (Nombre d'Avogrado) molécules dans une mole, n=Na.N et par suite R=Na.k

De plus V c'est bel et bien le volume occupé par le gaz de sorte que n/V c'est le nombre de molécules par unité de volume ou quelque chose "comme" la masse volumique (il faut y ajouter la masse d'une molécule).

Bien sûr qu'il y a une différence entre gaz et liquide ! En l'absence de gravité un récipient fermé rempli d'un gaz sous pression indiquera la même pression (liée à la vitesse des molécules) alors que la pression due au poids disparaît ... avec le poids (je ne prends pas en considération la pression due à la tension superficielle)

La loi de Pascal qui t'indique la façon dont varie la pression en fonction de l'altitude reste valable dans un gaz. La seule chose, cette variation de pression de pression est proportionnelle à la masse volumique du fluide. Un gaz n'est pas infiniment léger, il n'y a par exemple qu'un facteur 1000 (je crois) entre la masse volumique de l'air et celle de l'eau. Autrement dit, les variations de pression dans le gaz sont négligeable par rapport aux variations de pression dans le liquide. La variation de pression dans une atmosphère (isotherme) en est l'illustration.:

il n'y a pas, en l'absence de ventilation forcée, de gradient de pression dans un machin en orbite)

Tout à fait.

Ca, c'est un peu tautologique : si tu choisis d'assimiler la pression à une impulsion et la température à une énergie, tu n'auras pas de mal à le démontrer ...

Oui, sans doute, mais je pensais que nous étions d'accord pour faire cette assimilation.

Et ce serait plutôt là que je me pose des questions : ni le gaz ni la paroi ne choisit la "nature du choc" : Qu'on ait x chocs à la vitesse moyenne v par unité de temps et de surface ou bien qu'on en ait 2x (pression double) à la vitesse moyenne 0,707 v (température moitié) ne changera pas la nature des chocs ...C'est à ça que je vais réfléchir pour l'exprimer plus clairement ...

Je crois que c'est toujours là que j'ai du mal à te suivre...
La nature des chocs, elle est ce qu'elle est. Tu peux imaginer que le choc est élastique ou qu'il ne l'est pas. C'est sans doute plus facile de considérer que le choc est élastique mais alors il faut faire attention que dans ce cas je pense qu'on aura pas de transfert de chaleur.
Il y a plein d'applets qui traine qui permettent de visualiser les choses. Sinon il faut que tu regardes au niveau de la théorie cinétique des gaz. Il faut faire attention que la dite théorie peut-être un truc très rigoureux et très difficile mais il en existe une version simplifiée qui utilise la règle dite des 1/6 comme un conséquence de l'isotropie de l'espace. Il me semble que l'on trouve cela dans les cours de physique de Berkeley (le volume mécanique) sinon, on trouve cela dans "L'univers mécanique" de L.Valentin (2ème édition)

[pmdec]

La nature des chocs, elle est ce qu'elle est.

OK

Tu peux imaginer que le choc est élastique ou qu'il ne l'est pas. C'est sans doute plus facile de considérer que le choc est élastique mais alors il faut faire attention que dans ce cas je pense qu'on aura pas de transfert de chaleur.

J'estimais ne pas pouvoir "imaginer", précisément. Les chocs sont ou ne sont pas élastiques.

1- S'il est nécessaire qu'ils ne le soient pas (élastiques) pour transférer de l'énergie, alors ils ne le sont ... jamais. Car si le milieu extérieur est à plus basse température, il va bien falloir transférer de l'énergie vers ce milieu extérieur. Comme le milieu intérieur "n'en sait rien (a priori !)," ce qui doit se passer "en vrai", c'est qu'il y a transfert permanent d'énergie dans les deux sens, le milieu le plus chaud en transférant statistiquement plus par unité de temps ce qui fait qu'au bout d'un certain temps (comme pour les fûts de canons ...) il y a équilibre .
2- Mais pourquoi faut-il que le choc soit non élastique pour transférer de l'énergie à l'extérieur ? Ne peut-on imaginer que ça se passe comme dans ces systèmes de billes suspendues par des fils parallèles et distants du diamètre des billes : on écarte et on lache la bille de droite (=gaz dans l'enceinte). Elle frappe la deuxième qui frappe la troisième, etc, qui frappe la dizième (= gaz extérieur) qui acquière le mouvement perdu par la première. Les billes 2 à 9 sont la paroi.

[invite0bbfd30c]

Pour une collision élastique, il n'y a pas d'énergie transmise alors que 2 fois l'impulsion est transmise. Je t'invite à réfléchir correctement au rebond d'une balle sur un mur pour voir cela

C'est sans doute plus facile de considérer que le choc est élastique mais alors il faut faire attention que dans ce cas je pense qu'on aura pas de transfert de chaleur.

Je ne pense pas que ce raisonnement balle/mur soit valable tel quel dans cette discussion. Quand on est à l'échelle macroscopique un choc élastique ne provoque pas de déperdition d'énergie cinétique globale (on peut même prendre ça comme définition?) -- mais ça ne veut pas dire qu'il n'y ait pas d'échange d'énergie cinétique entre les deux éléments lors de la collision (toujours à l'échelle macroscopique). Ce n'est effectivement pas le cas si un des éléments est fixe. À l'échelle microscopique les tranferts d'énergie cinétique sont responsables de la conduction de la chaleur, même si les chocs sont élastiques, comme c'est le cas dans un gaz. Pour ce qui est d'une collision molécule gazeuse contre paroi, je ne sais pas trop comment tourner les choses mais je ne suis pas sûr que la distinction élastique/ inélastique soit vraiment pertinente pour la discussion.

[pmdec]

Je viens de lire ça :
http://www.librecours.org/documents/4/493.pdf
J'ai l'impression que les "chocs non élastiques" servent à évacuer du problème ce que l'on considère comme non pertinent. Qu'on "simplifie" en queque sorte en "faisant un lot" (chaleur, déformation, ...) de l'énergie cinétique qui n'est pas conservée pour les objets auxquels on s'intéresse.
Par exemple : une balle lâchée sur le sol ne rebondit pas à la même hauteur : on considère que le choc est non élastique (alors que l'énergie cinétique est, à mon avis, transférée en partie à la Terre (mouvement toujours) et en déformation de la balle ce qui l'échauffe (augmentation du mouvement des "molécules de balle" (donc mouvement encore)).

Je me demande s'il y a bien des cas où le mouvement disparaît vraiment définitivement (une émission de lumière [il y aurait un pb à cause de la masse nulle] finira bien par rencontrer un truc qu'elle échauffera ...) ? Tout ça pour des phénomènes "courants", bien sûr (hors MQ, etc ...)

[zoup1]

Vous avez sans doute raison, ce n'est sans doute pas vrai que pour qu'il puisse avoir transfert de chaleur vers l'extérieur il faut que le choc soit élastique.
Mais je ne suis cependant pas vraiment d'accord avec vos arguments
pmdec-1. Tu dis en gros qu'il faut qu'ils le soient pour qu'il puisse y avoir un équilibre thermique entre l'intérieur et l'extérieur... Mais rien n'empêche que cette situation particulière corresponde à une enceinte adiabatique....
pmdec-2. le pendule auquel tu fais référence est constitué de billes qui ont toutes la même masse. Ceci constitue un cas particulier qui est justement très différenet de celui d'un molécule qui rentre en collision avec une paroi. Pour laquelle je pense que l'on est plus proche de la bille qui rebondit contre un mur. J'insiste pour que vous regardiez dans le détail comment on peut faire pour conserver à la fois la quantité de mouvement et l'énergie dans le cas de la collision d'un objet de masse m avec un objet de masse M lorsque M est beaucoup plus grand que m.
Au départ M à une vitesse nulle et m a une vitesse v.
Le résultat auquel on est habitué est que l'objet de masse m repart après avoir rebondit sur le mur avec une vitesse -v alors que l'objet de masse M reste en place... Si il n'y a apparait de problème en ce qui concerne la conservation de l'énergie il y en a apparement un en ce qui concerne la conservation de la quantité de mouvment.
Je vous rassure, ce problème n'est qu'apparent.

Pour ce qui est d'une collision molécule gazeuse contre paroi, je ne sais pas trop comment tourner les choses mais je ne suis pas sûr que la distinction élastique/ inélastique soit vraiment pertinente pour la discussion.

Je crois bien que je suis d'accord avec cela, c'est juste pour fixer les idées...

[invite0bbfd30c]

J'insiste pour que vous regardiez dans le détail comment on peut faire pour conserver à la fois la quantité de mouvement et l'énergie dans le cas de la collision d'un objet de masse m avec un objet de masse M lorsque M est beaucoup plus grand que m.
Au départ M à une vitesse nulle et m a une vitesse v.
Le résultat auquel on est habitué est que l'objet de masse m repart après avoir rebondit sur le mur avec une vitesse -v alors que l'objet de masse M reste en place... Si il n'y a apparait de problème en ce qui concerne la conservation de l'énergie il y en a apparement un en ce qui concerne la conservation de la quantité de mouvment.

n'vois pas où est le problème. Il y a bien sûr une vitesse de recul de l'objet massif. Ce qui est plus amusant c'est que cette vitesse de recul, très faible, a une contribution négligeable dans l'énergie cinétique (car elle y apparaît au carré), alors qu'elle est fondamentale pour la conservation de l'impulsion.

[zoup1]

n'vois pas où est le problème. Il y a bien sûr une vitesse de recul de l'objet massif. Ce qui est plus amusant c'est que cette vitesse de recul, très faible, a une contribution négligeable dans l'énergie cinétique (car elle y apparaît au carré), alors qu'elle est fondamentale pour la conservation de l'impulsion.

Il n'y a pas de problème c'est bien de cela dont je voulais parler. C'est ce qui fait que tu peux avoir un transfert de quantité de mouvement et donc une pression sans transfert de chaleur...
Je ne suis pas sur que cela soit aussi clair pour pmdec que cela l'est pour toi.

Mias il faudrait peut-être recentrer la discussion. Personnellement, je ne sais plus très bien ou on en est...

[monnoliv]

Je me demande s'il y a bien des cas où le mouvement disparaît vraiment définitivement (une émission de lumière [il y aurait un pb à cause de la masse nulle] finira bien par rencontrer un truc qu'elle échauffera ...) ? Tout ça pour des phénomènes "courants", bien sûr (hors MQ, etc ...)

Oui, quand les collisions sont inélastiques, c'est à dire quand l'énergie cinétique est transformée en une autre forme d'énergie (chimique par ex.).

n'vois pas où est le problème. Il y a bien sûr une vitesse de recul de l'objet massif. Ce qui est plus amusant c'est que cette vitesse de recul, très faible, a une contribution négligeable dans l'énergie cinétique (car elle y apparaît au carré), alors qu'elle est fondamentale pour la conservation de l'impulsion.

On n'est pas obligé d'avoir une vitesse de recul de la paroi, même faible, pour expliquer la conservation de l'impulsion puisqu'on peut dire (ex. en surpression) que la paroi exerce une force sur le gaz égale à la variation de qté de mouvement de celui-ci à l'interface gaz-paroi. La somme vectorielle de ces forces est nulle pour une boîte fermée et en mouvement uniforme. La preuve que la boîte exerce sur le gaz des forces dirigées vers l'intérieur est qu'elle est déformée vers l'extérieur (toujours en cas de surpression par rapport à l'ambiance).

[pmdec]

J'insiste pour que vous regardiez dans le détail comment on peut faire pour conserver à la fois la quantité de mouvement et l'énergie dans le cas de la collision d'un objet de masse m avec un objet de masse M lorsque M est beaucoup plus grand que m.

Ne vous inquiétez pas, je vais faire ça : je pense que vous avez compris que je ne polémique pas, mais que ça m'intéresse vraiement de comprendre ...
Cependant, M n'est pas "beaucoup plus grand" que m : par exemple Azote=28, Cuivre=64, à moins qu'il faille considérer une "cellule" d'atomes voisins quand il s'agit d'un solide ???
Pour les billes suspendues : j'imagine que ça marche aussi si la bille qu'on "lance" est plus petite : elle va rebondir (avec une vitesse v' inférieure à v (en valeur absolue) par exemple, les grosses (paroi) ne vont apparemment pas bouger, et la dernière, de même taille que la première partir avec v", avec v"=-v' et v, v' et v" étant telles qu'on conserve l'énergie cinétique et la quantité de mouvement).

Je ne suis pas sur que cela soit aussi clair pour pmdec que cela l'est pour toi.

Ca c'est c'est plus que probable...

Mais avant de partie regarder un film (!), encore, si vous le permettez, une question : vous dites "Il n'y a pas de problème c'est bien de cela dont je voulais parler. C'est ce qui fait que tu peux avoir un transfert de quantité de mouvement et donc une pression sans transfert de chaleur..."La "chaleur" (dans le sens température) n'est-elle pas qu'un mouvement de toutes les molécules du gaz tel que la résultante des vitesses est nulle ? Et la pression simplement le résulat de ces mouvement contre une surface, ce qui fait que cette surface n'étant exposée qu'à la moitié des mouvements, la résultante n'est pas nulle ?

[invite0bbfd30c]

On n'est pas obligé d'avoir une vitesse de recul de la paroi, même faible, pour expliquer la conservation de l'impulsion

Juste pour préciser : dans ce à quoi je répondais il n'était pas question d'une paroi, mais de deux objets libres de masses très différentes. Par ailleurs on peut très bien considérer des chocs avec une paroi fixe (macroscopiquement parlant), effectivement.