chambre à broullard

[lebarj]

Pour le TIPE de cette année, je voudrais étudié la chambre à brouillard.
Le principe de l'observation est simple : au passage d'une particule chargée se crée une trainée de goutte caractéristique de la particule.
Mes problèmes :
quel(s) phénomène(s) physique(s) est (sont) responsable(s) de cette condensation, ce qui expliquerait aussi pourquoi une trainée=une particule ?
peut-on avoir d'autre infos à partir de ces trainées : énergie, donc vitesse de la particule, etc...
organismes qui utilisent cette chambre et qui seraient susceptibles de répondre à ces questions.
merci de vos réponses comme toujours éclairées!
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[Cassano]

Bonjour. Le principe des chambres de Wilson est basé sur l'état métastable d'un gaz, utilisant le retard à la condensation. Le principe est le même que celui des chaufferettes pour mains, quand tu fais claquer une piece de métal, le liquide sursaturé, dans un état métastable, cristallise.

De la même façon, les chambres à brouillard ou les chambres à bulle utilise un gaz qui, dans les conditions de température est de pression où il est maintenu devrait être liquide, mais qui est dans un état gazeux métastable. Le passage d'une particule énergétique suffit à donner l'énergie nécessaire pour faire passer l'élément sous phase liquide, d'où la traînée observée. Pour connaître son énergie, on place un champ magnétique B permanent, qui va faire décrire aux particules chargées des arc de cerlce.

[lebarj]

La condensation n'a donc à priori aucun lien avec la charge de la particule, seulement avec sa taille. J'en reviens donc à mon interrogation : pourquoi dit on que chaque particule a une trainée caractéristique (à moins que ceci soit n'importe quoi!) ?
En effet, pour différentier un électron d'un positon, il serait nécessaire d'utiliser un champ magnétique B permanent.
Sachant qu'une force magnétique ne travail pas, j'ai du mal à comprendre comment tu tires l'énergie de ta particule, d'autant que même si tu y arrives, elle dépendra de la valeur du champ B et donc ce ne sera plus celle qu'elle avait lors de son passage dans la vapeur.

[Cassano]

La force magnétique n'a pas besoin de travailler pour te donner la composante normale à B de la vitesse. Comme la force magnétique est qvB (pour la composante normale), la déviation sera d'autant plus importante que la vitesse est grande, donc la particule énergétique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[lebarj]

ok, merci !

[LPFR]

Bonjour.
Oui, la condensation se fait sur la trajectoire des particules.
Sur cette trajectoire la particule crée des ions et ce sont sur ces ions que les gouttelettes vont se former.
Les goutes se forment car elles diminuent l'énergie de l'ensemble. La taille de gouttelettes est celle qui minimise leur énergie. Cette énergie est formée de deux parties: celle due au champ électrique externe à la goutte et qui diminue quand le diamètre de la goute augmente et celle due à la tension superficielle, qui augmente avec la taille de la goute.

Vous pouvez calculer les deux énergies et trouver pour quel diamètre l'énergie totale est minimale pour une charge donnée.
Au revoir.

[lebarj]

si je comprends bien, c'est la taille des gouttes formées qui est caractéristique de la particule, pour un solvant donné puisque interviennent les tensions superficielles.
L'énergie due au champ externe est compliquée à calculer, puisque ce champ dépend des ions formés et de leurs positions.
A cassano : comment relies tu la déviation à la vitesse ?

[LPFR]

Re.
Les gouttes ne se forment pas sur la particule, mais sur les ions crées par la particule. Elles sont indépendantes de la particule elle-même.
Le champ est celui d'une sphère chargé, et très facile à calculer. On ignore les autres ions.

La force qVB devient la force centripète. On prouve facilement que V = RqB/m, où R est le rayon de la trajectoire et m la masse de la particule.
A+

[lebarj]

en effet, si l'on néglige les ions, aucun problème pour calculer le champ.
reste ma grosse interrogation: comment savoir, à partir de la trainée de goutte quelle est la particule qui se promène dans la chambre ?
merci de ta réponse LPFR

[LPFR]

Re.
Il n'y a pas de moyen direct pour déterminer quelle est la particule.
Mais il y a des moyens indirects. Par exemple, une particule avec une petite masse, comme l'électron, perd rapidement de l'énergie et sa trajectoire est plutôt en spirale.
De plus, l'intérêt des ces chambres est celle d'étudier des réactions entre particules. Dans ces réactions il y a des règles à respecter (comme la conservation du moment et celle de masse + énergie). Avec ça, les gens qui sont dans le coup, arrivent à déterminer quelles sont les particules issues d'une collision. Même celles qu'on ne voit pas.
A+

[lebarj]

A tout hasard, saurais tu qui pourrait être dans le coup, vu que tu sembles très bien renseigné sur le sujet : j'ai entendu parler hier d'un post que tu avais écris sur la physique des particules (je ne me souviens plus du sujet) assez complet,mais je n'arrive pas à mettre la main dessus...

[LPFR]

Re.
Ce n'était surement pas moi. Je n'ai que des vagues notions sur la physique des particules.

Actuellement une bonne partie de foristes est en vacances et on ne trouve pas tous les spécialistes sur tous les sujets.
A+