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qu'est-ce que la chaleur



  1. #31
    obi76

    Re : qu'est-ce que la chaleur


    ------

    Bonjour,

    la température (pour ma part) est définie selon la RMS de la pdf de distribution des vitesses.

    -----
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  2. #32
    coussin

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Ça dépend si on parle d'un gaz ou d'un solide.
    Dans un solide, les atomes ne bougent pas. Mais ils peuvent vibrer autour de leur position d'équilibre. C'est ça la température.
    Dans un gaz, les atomes ne font que bouger. La température, c'est la vitesse à laquelle les atomes volent. Pour les gaz, il y a effectivement une relation entre température et pression : c'est l'équation d'état de la thermodynamique…

  3. #33
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Bonsoir, @obi, je ne sais pas trop ce qu'est la pdf des vitesses, ni la RMS de la pdf ..
    @coussin
    La température, c'est la vitesse à laquelle les atomes volent. Pour les gaz, il y a effectivement une relation entre température et pression : c'est l'équation d'état de la thermodynamique…
    La température ne peut pas être que la vitesse, il me semble que c'est la pression, et notre main plongée dans un gaz sous forte pression fait vraiment la différence entre la pression(supportable) et la température , même si les 2 sont liés .
    Il me semble que la vibration des molécules de gaz autour d 'un point d'équilibre (température nulle , alors) "aide" les rebonds , en augmentant la pression , est-ce que le rapport pression /température pourrait fonctionner suivant ce modèle ? (primaire, certes)
    1max2mov

  4. #34
    coussin

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Il me semble que la vibration des molécules de gaz autour d 'un point d'équilibre (température nulle , alors)
    Cette partie n'a pas de sens, comme j'ai essayé de le faire passer dans mon message.
    Les molécules d'un gaz ne vibrent pas autour d'une position d'équilibre.

    Pour la sensation de chaleur, je ne pense pas que notre peau soit sensible à la pression. Elle est sensible au rayonnement infrarouge.
    Dernière modification par coussin ; 06/06/2012 à 00h22.

  5. #35
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Les molécules d'un gaz ne vibrent pas autour d'une position d'équilibre.
    C'est pourtant ce que j'ai toujours cru comprendre, cette vibration serait entretenue par les chocs cinétiques des molécules entre elles, et cette vibration serait responsable de "l'allumage" de réactions chimiques , qui se feraient plus facilement , plus la vibration (température) serait importante (?).
    1max2mov

  6. #36
    obi76

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Je vais en discuter demain avec les collègues pour ne pas raconter de bêtise (RMS = écart type, PDF = probability density function, la fonction de distribution des vitesses en gros).
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  7. #37
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Je ne comprends pas trop la discussion. La température est liée aux degrés de liberté qui échangent de l'énergie. Cela inclut à la fois la vitesse, les rotations et les vibrations.

    Dans un gaz mono-atomique aux températures courantes, il n'y a quasiment que la vitesse (3 degrés de liberté) mais pour des gaz moléculaires se rajoutent des degrés en rotation et en vibration. (Par exemple une molécule O2 peut vibrer par élongation, une H2O peut vibrer par variation de l'angle, ...)

    Dans un solide, cela dépend. Il y a les degrés en vibration, mais pour un métal s'ajoutent les degrés de liberté des électrons.

    Comme tous les degrés actifs se partagent "équitablement" l'énergie, on peut ne prendre que la RMS de la vitesse (en fait l'énergie cinétique de déplacement d'une molécule) pour définir la température d'un gaz, mais cela ne veut pas dire que seule la vitesse intervient.
    Dernière modification par Amanuensis ; 06/06/2012 à 07h26.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  8. #38
    Ludwig

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Bonjour,


    Un potentiel qui engendre les différents effets qui sont mis en avant dans ce fil. Le potentiel ne peux être observé qu'au travers des effets qu'il engendre, c'est à dire des grandeurs qui circulent. Comme toujours, ceci nous amène à étudier la propagation de l'énergie dans un système donné. Ceci pour les principes.

    D'ou une question intéressante,

    Phénomène 1

    On chauffe un bareau de Nickel, il se dilate. On le refroidi il se contracte.

    Phénomème 2

    On soumet le même bareau de Nickel à un champ magnétique il se contracte puis on inverse le champ il se dilate.
    On pourra méditer sur le sujet.
    Des causes totalement différentes, des résultats parfaitement identiques??????????????


    Cordialement


    Ludwig
    Dernière modification par Ludwig ; 06/06/2012 à 07h53.
    Le temps détruit tout ce qui est fait sans lui (Proverbe Chinois)

  9. #39
    phys4

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    C'est pourtant ce que j'ai toujours cru comprendre, cette vibration serait entretenue par les chocs cinétiques des molécules entre elles, et cette vibration serait responsable de "l'allumage" de réactions chimiques , qui se feraient plus facilement , plus la vibration (température) serait importante (?).
    En effet, les chocs des molécules ou des électrons entre eux, suffisent pour la transmission de chaleur; Il a été mis beaucoup trop d'EM dans cette discussion.
    Dans un solide, vous avez
    - d'une part, l'agitation des noyaux autour de leur position d'équilibre. Ce mouvement déplace faiblement la position d'équilibre d'où dilatation du solide.
    - d'autre part, l'agitation des électrons libres du solide. Cette température des électrons n'existe que s'il existe des électrons de conduction, sinon les niveaux d'énergie des électrons sont tous figés.
    L'existence d'électrons libres explique en outre la conduction rapide de la chaleur dans les métaux. L'agitation des noyaux de proche en proche se transmet plus difficilement.

    Les remarques de "garideau" ne tiennent pas compte de l'énergie absorbée lors d'un échange de chaleur et de sa conservation. La température est une forme d'énergie, elle se conserve dans un système isolé.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  10. #40
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Bonjour, on me dit que les molécules de gaz ne vibrent pas autour d 'une position d'équilibre , qu'en est -il , alors de la chaleur pour elles ?
    1max2mov

  11. #41
    phys4

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Dans un cristal, les molécules ont des places fixes, elles ne peuvent vibrer qu'autour de leurs positions moyennes.

    Pour les gaz, les molécules se déplacent librement, leur énergie est alors une combinaison de leur énergie cinétique, de leur énergie de rotation et de vibration s'il y a lieu. Exemple simple : pour les gaz monoatomiques seule l'énergie cinétique représente la température.

    La température est une moyenne statistique, je laisse obi continuer sa réponse sur les grandeurs statistiques nommées.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  12. #42
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Merci pour ces réponses, alors, on peut dire que pour l'air par exemple, la différence entre une enceinte à 1 bar et 30°C et une autre enceinte à la même pression, mais à 100°C est la vibration interne des molécules . Cette vibration semble avoir des capteurs spécialisés sur notre peau (sensation de chaleur ) .
    Qu'en est-il alors de la même différence pour un gaz mono-atomique ?
    Une autre question, qu'en est- il du rebond élastique d'une molécule froide (peu de vibration ) , et d'une autre plus chaude .
    Suivant la température de la zone de "choc" (les parois pour une enceinte fermée) ; le rebond est-il plus important , la molécule repartant alors avec plus de vibrations et de vitesse ?
    1max2mov

  13. #43
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Merci pour ces réponses, alors, on peut dire que pour l'air par exemple, la différence entre une enceinte à 1 bar et 30°C et une autre enceinte à la même pression, mais à 100°C est la vibration interne des molécules .
    Non. L'énergie se distribue sur tous les degrés disponibles et interagissant entre eux. Pas de différence significative sur la distribution de l'énergie entre vitesse et vibrations dans les conditions indiquées pour un gaz donné.

    Cette vibration semble avoir des capteurs spécialisés sur notre peau (sensation de chaleur ) .
    Non. La peau est sensible à la température, pas aux "vibrations", pas à la pression de l'air. Et la température c'est ce qui s'équilibre par transfert de chaleur ; les capteurs détectent la baisse ou la hausse de leur propre température, d'ailleurs, plutôt que la température elle-même.

    'une molécule froide (peu de vibration )
    Mauvaise prémisse, on ne peut pas répondre à des questions basées sur des hypothèses erronées.
    Dernière modification par Amanuensis ; 06/06/2012 à 14h21.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  14. #44
    phys4

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Qu'en est-il alors de la même différence pour un gaz mono-atomique ?
    Une autre question, qu'en est- il du rebond élastique d'une molécule froide (peu de vibration ) , et d'une autre plus chaude .
    Suivant la température de la zone de "choc" (les parois pour une enceinte fermée) ; le rebond est-il plus important , la molécule repartant alors avec plus de vibrations et de vitesse ?
    Les vibrations et vitesses des molécules se partagent l'énergie thermique. L'échange thermique d'un gaz avec les parois se fait au moment du choc, il y a équipartition entre la molécule et la paroi. Une molécule frappant une paroi très froide, provoquera une vibration locale des molécules de la paroi et repartira avec moins d'énergie. L'échange est facilité par la couche de molécules adsorbées sur la paroi.

    Cependant, cet échange se fait assez lentement entre gaz et solide, ce qui explique l'isolation que l'on obtient par des double ou triple vitrages.
    Vous connaissez surement l'expérience qui consiste à passer la main à travers une flamme (attention quand même).

    L'échange par rayonnement a été cité, il concerne les grands volumes (km3) tel que l'échange air -sol dans l'atmosphère ou l'échange entre couches dans la stratosphère.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  15. #45
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Ok, merci, phys4; tant pis si je me répète, mais pour moi la pression d'un gaz viendrait uniquement de la vitesse et de la masse des molécules (de la quantité de mouvement cédée à la paroi, la peau lors du rebond...) , alors que si j'ai bien compris la chaleur ce serait cette vitesse aussi + la vibration ou rotation interne de la molécule ?
    Dernière modification par triall ; 06/06/2012 à 16h13.
    1max2mov

  16. #46
    phys4

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Ok, merci, phys4; tant pis si je me répète, mais pour moi la pression d'un gaz viendrait uniquement de la vitesse et de la masse des molécules (de la quantité de mouvement cédée à la paroi, la peau lors du rebond...) , alors que si j'ai bien compris la chaleur ce serait cette vitesse aussi + la vibration ou rotation interne de la molécule ?
    C'est normal, la pression et la température sont proportionnelles pour un gaz idéalisé (parfait)
    PV = n RT cela vous dit quelque chose , je suppose !!!

    Le fait que d'autres degrés de liberté interviennent justifie les différentes de capacités calorifiques et le coefficient Cp/Cv , vous connaissez?
    Comprendre c'est être capable de faire.

  17. #47
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Ok, merci, phys4; tant pis si je me répète, mais pour moi la pression d'un gaz viendrait uniquement de la vitesse et de la masse des molécules (de la quantité de mouvement cédée à la paroi, la peau lors du rebond...)
    Oui, à peu près. La définition correcte de la pression c'est la variable conjuguée du volume (i.e., quantité d'énergie échangée lors d'un changement de volume, par unité de volume) ; et c'est lié aux déplacements en translation, les vibrations et rotations intervenant de manière neutre (des fois en donnant, des fois en prenant).

    , alors que si j'ai bien compris la chaleur ce serait cette vitesse aussi + la vibration ou rotation interne de la molécule ?
    Non. La chaleur c'est ce qui est transférée entre corps à différentes température.

    Ce qui est "vitesse" (énergie cinétique de translation) + vibration [et] rotation... (énergie cinétique en rotation, énergie cinétique et potentielle en vibration), c'est l'énergie interne du gaz.
    Dernière modification par Amanuensis ; 06/06/2012 à 17h09.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  18. #48
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Bonsoir, alors PV=nRT me dit quelque chose, oui, j'arrive à comprendre le couple pression- Volume , mais toujours pas température -pression-volume. Quant à R , la constante de Boltzmann ??? Ainsi je n'arrive pas à savoir la dimension d'une température , car cette constante s'exprime en Joule/Kelvin ...
    Je sais ce qu'est la capacité calorifique , mais pas Cp/Cv ...

    Alors je repose la question, quelle est la différence entre un même volume de gaz, dans une enceinte à 1 bar et 30° , par rapport à la même enceinte à 100° et toujours 1 bar? Car malgré vos efforts je n'ai toujours pas compris ce qu'était exactement la température ; je pensais au départ que c'était une mesure de l'agitation interne des molécules, mais on me dit que non ! ...Je vois bien le rapport avec l'énergie mais...
    Il faudrait que je me tape un traité sur la théorie cinétique des gaz , si j'ai des lacunes là dessus c'est que j'ai étudié la thermo à distance, avec le CNED ; et les cours étaient particulièrement obtus pour moi élève isolé; avec des mots comme entropie que j'employais par la suite comme injure ..
    1max2mov

  19. #49
    phuphus

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par triall Voir le message
    Alors je repose la question, quelle est la différence entre un même volume de gaz, dans une enceinte à 1 bar et 30° , par rapport à la même enceinte à 100° et toujours 1 bar?
    La différence, c'est "n". L'enceinte à 100° possède moins de molécules / atomes, mais chaque molécule / atome a une énergie (vitesse dans la cas du monoatomique) supérieure.

  20. #50
    phys4

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par triall Voir le message

    Alors je repose la question, quelle est la différence entre un même volume de gaz, dans une enceinte à 1 bar et 30° , par rapport à la même enceinte à 100° et toujours 1 bar? Car malgré vos efforts je n'ai toujours pas compris ce qu'était exactement la température ; je pensais au départ que c'était une mesure de l'agitation interne des molécules, mais on me dit que non ! ...Je vois bien le rapport avec l'énergie mais...
    Tout d'abord, la température est bien une quantité proportionnelle à l'énergie d'agitation thermique des molécules. Méfiez des puristes qui n'aime pas la syntaxe utilisée. Vous pouvez garder l'idée, sans perdre de vue l'aspect équilibre statistique.
    Il donc donc normal que la température corresponde à des Joules /°K et par kg, c'est une densité d'énergie par degré.

    Si vous prenez le même volume en gardant 1 bar, cela veut dire que vous avez laissé échapper du gaz et vous ne pouvez pas comparer à l'échauffement d'une masse solide.
    Pour simplifier, il vaut mieux considérer un volume enfermé dans un réservoir rigide, la relation PV = nRT vous montre alors que la pression, conséquence de l'impulsion des particules et du nombre de chocs, augmente bien avec la température qui dépend aussi de la vitesse des molécules.
    La proportionnalité n'est pas un hasard. Cet exemple répond bien à la question précédente.

    Une bonne référence qui devrait permettre une révision rapide :
    coursp1bichat-lariboisiere.weebly.com/.../cours_5_-_thermophysique
    Si le lien ne fonctionne pas :
    http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&...p4DvvA&cad=rja
    Comprendre c'est être capable de faire.

  21. #51
    triall

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Ok, merci je vais potasser, mais pas ce soir, à l'époque rien que le nom de Boltzmann, associé à une de ses photos me faisait faire des cauchemars !
    1max2mov

  22. #52
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Il donc donc normal que la température corresponde à des Joules /°K et par kg, c'est une densité d'énergie par degré.
    Faux. La température ne peut pas avoir comme unité J/K.kg, ce serait définir une grandeur par elle-même.

    Les J/K.kg, c'est l'unité de la capacité thermique massique.

    La température est de l'énergie par entropie, et on ne peut pas décrire sa dimension avec les unités mécaniques. (Bien pour ça que le kelvin est une unité fondamentale dans le S.I. !!!!)

    température qui dépend aussi de la vitesse des molécules
    "Causalement" c'est plutôt le contraire... Déjà, on parle de la moyenne quadratique de la vitesse, et celle-ci est proportionnelle (différemment d'un gaz à un autre) à l'énergie cinétique moyenne de translation, et comme celle-ci correspond à 3 degrés de liberté actifs indépendamment de la température (en gros), elle est proportionnelle à la température : on a comme énergie cinétique de translation moyenne 3/2 kT par molécule.

    C'est plus clair quand on regarde par exemple l'énergie cinétique en rotation d'une molécule. Si on prend un gaz à très faible température de liquéfaction, on constate une transition entre une énergie de 0 et une énergie de p/2 kT, avec p = 2 ou 3 (deux pour les gaz diatomiques). Dans ce cas il n'y a pas proportionnalité de l'énergie moyenne (de rotation) par molécule et la température.

    La relation principale entre la température et l'énergie est qu'un degré de liberté actif a une énergie de 1/2 kT, c'est là qu'il faut chercher la proportionnalité.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  23. #53
    stefjm

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    La température est de l'énergie par entropie, et on ne peut pas décrire sa dimension avec les unités mécaniques. (Bien pour ça que le kelvin est une unité fondamentale dans le S.I. !!!!)
    Bonjour,
    Ce n'est pas l'avis de tout le monde: k est perçu comme un simple convertisseur entre joule et kelvin. (trialogue Okun, Duff, Veneziano)
    Ca mériterait un fil que j'ouvrirai à l'occasion.
    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  24. #54
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    Bonjour,
    Ce n'est pas l'avis de tout le monde: k est perçu comme un simple convertisseur entre joule et kelvin. (trialogue Okun, Duff, Veneziano)
    Ca mériterait un fil que j'ouvrirai à l'occasion.
    Au même sens que c est un simple convertisseur entre mètre et seconde.

    Et au même sens que G/2c² est un simple convertisseur entre une masse et une longueur.

    Cela ne change rien aux notions physiques de durée, longueur, ou masse.

    Pourquoi en serait-il différent de la température ?

    (Et cela a déjà été discuté dans ce forum, et personnellement je ne vois pas en quoi les arguments sont pertinents à ce fil)
    Dernière modification par Amanuensis ; 07/06/2012 à 08h15.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  25. #55
    stefjm

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Au même sens que c est un simple convertisseur entre mètre et seconde.
    Et au même sens que G/2c² est un simple convertisseur entre une masse et une longueur.
    Cela ne change rien aux notions physiques de durée, longueur, ou masse.
    Pourquoi en serait-il différent de la température ?

    (Et cela a déjà été discuté dans ce forum, et personnellement je ne vois pas en quoi les arguments sont pertinents à ce fil)
    Pour la température, il me semble que c'est k.T qui intervient partout et jamais T tout seul. On pourrait sans problèmes tout faire en k.T.
    Contrairement au produit G.M, où on introduit des G dans d'autres relations ce qui est ennuyeux et justifie l'utilisation de la masse.
    Pour le produit k.T, l'introduction de la température ne me parait pas aussi utile. (Le degrés de libertés est un nombre.)

    Pour ce qui est de ce fil, il a déjà subi deux déterrages.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  26. #56
    Amanuensis

    Re : qu'est-ce que la chaleur

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    Pour la température, il me semble que c'est k.T qui intervient partout et jamais T tout seul. On pourrait sans problèmes tout faire en k.T.
    Contrairement au produit G.M, où on introduit des G dans d'autres relations ce qui est ennuyeux et justifie l'utilisation de la masse.
    Pour le produit k.T, l'introduction de la température ne me parait pas aussi utile.
    Pour la masse, c'est GM partout en gravitation. Et pour les distances on peut toujours prendre d/c. C'est pareil (et en fait c'est nécessairement pareil).

    (Le degrés de libertés est un nombre.)
    La charge élémentaire aussi. Ce n'est pas pour ça qu'on propose que le coulomb soit sans dimension. Un nombre entier peut aussi avoir une dimension.

    Et il s'agit de degrés de liberté actifs, ce qui se mesure avec un réel.

    ----

    Autant je comprends que ce soit intéressant de discuter dimensions et unités en eux-mêmes, pour en comprendre le principe. Autant je ne comprends pas l'intérêt de compliquer des discussions, comme celle-ci, où la question n'a pas vraiment de pertinence. La température a un sens physique en elle-même, qui dépasse la notion d'énergie, elle est dimensionnée, l'unité est le K, c'est comme ça dans la pratique, et on peut s'y tenir.
    Dernière modification par Amanuensis ; 07/06/2012 à 12h53.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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