Questions pour réfléchir -Hecht

[inviteba3748c1]

Bonsoir à toutes et à tous.

J'étudie le physique sur le livre d'Eugène Hecht et j'en suis arrivé à la partie "Questions pour réfléhir" du chapitre 14 "Propriété thermique de la matière". Il y a quelques questions auxquelles j'ai du mal à répondre. J'espère que vous pourrez m'apporter vos lumières...

Voici la première :

" Lorsqu'on chauffe l'air dans une pièce avec un poêle d'un certain genre, la température s'élève mais l'énergie de translation des molécules peut ne pas augmenter. Expliquer. Faites attention aux hypothèses que vous faites." p. 559.

Est-ce que cela vous inspire ?

Merci d'avance.
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[invite4021e8ad]

peut être peut t'on envisager que les molécules entre en rotation

je ne sais pas si cela impacte la température

[inviteba3748c1]

Je pense effectivement que cela impacte la température. Cela pourrait être une explication, en effet. Avez-vous d'autres idées ?

[LPFR]

Bonjour.
L'énergide des atomes et molécules est distribué à parts égales entre chaque degré de liberté (rotations vibrations, translations)

L'énergie d'une molécule dépend et de sa vitesse et de sa masse. Si la vitesse reste la même, cela veut dire que la masse augmente.
C'est le moment de se pencher sur "...un poêle d'un certain genre". Quel type de poêle augmente la masse des molécules? Certainement pas un radiateur électrique.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteba3748c1]

Bonsoir LPFR.

J'ai effectivement entendu parler du théorème d'équipartition de l'énergie. Je sais que l'énergie d'une molécule dépend de sa masse et de sa vitesse... mais l'énoncé dit simplement que l'énergie (cinétique) de translation n'augmente pas. Il ne dit pas que la vitesse doit rester constante et je ne vois pas pourquoi la masse des molécules augmenterait car, si la vitesse reste constante tandis que la masse des molécules augmente, leur énergie cinétique doit augmenter, ce qui est contraire à l'hypothèse de départ. En plus je ne vois pas qu'elle type de poêle peut augmenter la masse des molécules... mais il est vrai que je ne m'y connais pas bien en poêle.

[LPFR]

Re.
Si vous tapez "poêle" dans Google, vous aurez déjà une liste avant même de faire "return" (pardon, "Entrée").
A+

[inviteba3748c1]

Ne pouvez-vous pas lever ce mystère ? Ce serait plus simple.

[LPFR]

Ne pouvez-vous pas lever ce mystère ? Ce serait plus simple.

Re.
Non. Je peux, mais je ne ferai pas.
Les questions pour réfléchir sont faites pour cela. Pas pour trouver la solution ailleurs.
L'utilité de ces problèmes est comme celle du jogging: ce n'est pas la distance parcourue (puisque on revient au point de départ), mais l'effort fourni et le résultat positif d'avoir fait cet effort.

J'ai un problème de géométrique auquel je réfléchis depuis plus de 40 ans. Je pense qu'il n'a pas de solution (avec règle et compas) mais je n'ai pas réussi à le démontrer. De temps en temps je reviens sur lui et pense à d'autre moyens de l'aborder.
A+

[inviteba3748c1]

Re.
Non. Je peux, mais je ne ferai pas.
Les questions pour réfléchir sont faites pour cela. Pas pour trouver la solution ailleurs.
A+

Merci pour ce conseil... mais si tout le monde devait l'écouter et garder ses questions, autant fermer ce forum.

Pour revenir à mon problème, je ne crois pas que vous ayez vu juste, car je ne vois vraiment pas comment la masse des molécules d'azote et d'oxygène pourrait augmenter, si ce n'est par l'ajout de nouveaux atomes, ce qui donnerait d'autres éléments. En outre, je ne vois pas pourquoi il est nécessaire que cette masse augmente pour que l'énergie cinétique moyenne de translation des molécules d'air reste constante lorsque la température augmente.

J'avoue ne rein comprendre à votre raisonnement !

N'y a-t-il pas quelqu'un qui aurait une autre idée ?

[Fanch5629]

Bonjour.

Dommage de laisser cette question sans réponse ...

Le poêle à éthanol me parait être un bon candidat : pas de raccordement extérieur, faible puissance, rejet de CO² ...

[invite21348749873]

Bonsoir à toutes et à tous.

J'étudie le physique sur le livre d'Eugène Hecht et j'en suis arrivé à la partie "Questions pour réfléhir" du chapitre 14 "Propriété thermique de la matière". Il y a quelques questions auxquelles j'ai du mal à répondre. J'espère que vous pourrez m'apporter vos lumières...

Voici la première :

" Lorsqu'on chauffe l'air dans une pièce avec un poêle d'un certain genre, la température s'élève mais l'énergie de translation des molécules peut ne pas augmenter. Expliquer. Faites attention aux hypothèses que vous faites." p. 559.


Est-ce que cela vous inspire ?

Merci d'avance.

Bonjour
Si on ne peut agir sur le module de la vitesse des molecules, peut etre peut on agir sur la direction de cette vitesse; mais je n'ai vraiment auune idée concrète.

[inviteba3748c1]

Bonjour
Si on ne peut agir sur le module de la vitesse des molecules, peut etre peut on agir sur la direction de cette vitesse; mais je n'ai vraiment auune idée concrète.

Merci Arcole de cette réponse. Toutefois, je ne pense pas que ce soit juste. Les molécules d'air se déplacent, avant et aprés l'élévation de température, sans aucune orientation privilégiée. Leur direction ne peut donc avoir aucune incidence sur le phénomène.

Merci aussi à Fanch mais je crois vraiment qu'il faut arrêter de chercher ce poêle mystérieux qui augmente la température des molécules :

1. Même s'il y a des émanations de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, ces deux éléments seront toujours en quantité négligeable devant l'azote et l'oxygène de l'air, et ne pourront, de ce fait, avoir une incidence sur la masse moyenne des molécules d'air présentes dans la pièce.

2. Même si on réussissait à augmenter la masse moyenne des molécules d'air, leur vitesse moyenne, du fait de l'élévation de température, ne peut qu'augmenter. Donc l'énergie cinétique moyenne de translation des molécules devrait augmenter car c'est le produit de deux termes qui augmentent. Cela serait contraire à l'hypothèse de départ qui est que l'énergie cinétique moyenne de translation n'augmente pas.

Y a-t-il d'autres idées ?

[LPFR]

...
2. Même si on réussissait à augmenter la masse moyenne des molécules d'air, leur vitesse moyenne, du fait de l'élévation de température, ne peut qu'augmenter. Donc l'énergie cinétique moyenne de translation des molécules devrait augmenter car c'est le produit de deux termes qui augmentent. Cela serait contraire à l'hypothèse de départ qui est que l'énergie cinétique moyenne de translation n'augmente pas.
...

Bonjour.
Votre affirmation correspond à dire "Hecht ne sait pas de quoi il parle. Il pose un problème impossible". Donc, vous avez fini.
L'autre voie de raisonnement est de dire: "Puisque Hecht pose ce problème ce doit être qu'il a une solution".
Au revoir.

[inviteba3748c1]

Bonjour.
Votre affirmation correspond à dire "Hecht ne sait pas de quoi il parle. Il pose un problème impossible". Donc, vous avez fini.
L'autre voie de raisonnement est de dire: "Puisque Hecht pose ce problème ce doit être qu'il a une solution".
Au revoir.

Je pense qu'Hecht sait de quoi il parle et que ce problème admet une solution. Dans le cas contraire, je n'aurai pas posé cette question sur ce forum. Si vous pensez vraiment avoir la solution, montrez moi pourquoi mon raisonnement est faux. Ce sera beauoup plus intelligent de votre part, sans vous manquer de respect.
Au revoir.

[LPFR]

Re.
Si Hecht dit que la température peut augmenter sans que la vitesse augmente, c'est que c'est possible et que votre phrase:
"Même si on réussissait à augmenter la masse moyenne des molécules d'air, leur vitesse moyenne, du fait de l'élévation de température, ne peut qu'augmenter",
qui est en contradiction avec Hecht, est fausse.
Car il s'agit des molécules de l'air de la pièce, dont la composition change du fait du fonctionnement du poêle.
A+

[inviteba3748c1]

[QUOTE=LPFR;3244475]Re.
Hecht dit que la température peut augmenter sans que la vitesse augmente QUOTE]

Re.
Hecht ne dit pas tout à fait cela. Il dit seulement que la température peut s'élever tandis que l'énergie cinétique moyenne des molécules d'air n'augmente pas. C'est le prouit 1/2*m*v² qui reste constant et non v seul.

Admettons toutefois que v reste constante. Si on suit votre conjecture, qui est que la masse moyenne des molécules d'air, m, augmente (j'ignore comment mais admettons...) jusqu'à M, alors (1/2)*M*v² est nécessairement supérieur à (1/2)*m*v². Donc E_C augmente en moyenne contrairement à l'hypothèse de départ.
A +.

[invite4021e8ad]

en théorie, si Maxwell veut bien nous prêter son pote le démon, on pourrai y arriver en séparant la piece en deux avec une paroi munie d'une petite lucarne

le démon laisserai passer dans un sens uniquement les particule rapides et dans l'autre les particyles lentes

on ne change pas la vitesse de translation moyenne et si on ne chauffe pas toute la pièce, on en chauffe une partie du moins

[invite2b14cd41]

en théorie, si Maxwell veut bien nous prêter son pote le démon, on pourrai y arriver en séparant la piece en deux avec une paroi munie d'une petite lucarne

le démon laisserai passer dans un sens uniquement les particule rapides et dans l'autre les particyles lentes

on ne change pas la vitesse de translation moyenne et si on ne chauffe pas toute la pièce, on en chauffe une partie du moins

lol
Plus serieusement, j'aurai proposé un poele avec une sorte de "turbine" qui augmenterait le moment cinétique des molécules , sans changer leur energie de translation donc, mais en changeant leur energie cinetique de rotation. (Meme hypothese que celle qui a ete proposée initialement)
Quant à l'augmentation de la masse ... Je ne sais pas trop ? Voulez-vous parler d'une sorte de "poele relativiste " , de toute facon cela reviendrait en effet à augmenter l'energie de translation, donc ca ne va pas .

[invite4021e8ad]

j'avais aussi proposé d'augmenter l'énergie de ratation des molécules, mais on m'a fait, justement, remarquer qu'en raison du théorème 'équirépartition de l'énergie il n'est pas possible de faire cela sans augmenter AUSSI l'énergie des autres degrés de liberté

[invite2b14cd41]

j'avais aussi proposé d'augmenter l'énergie de ratation des molécules, mais on m'a fait, justement, remarquer qu'en raison du théorème 'équirépartition de l'énergie il n'est pas possible de faire cela sans augmenter AUSSI l'énergie des autres degrés de liberté

Bon, je n'y avais pas pensé. Donc si on ne peut pas augmenter l'energie cinetique, augmentons l'énergie potentielle...

[inviteba3748c1]

Bonjour.

Merci de vos réponses.

Quant à l'augmentation de la masse ... Je ne sais pas trop ? Voulez-vous parler d'une sorte de "poele relativiste " , de toute facon cela reviendrait en effet à augmenter l'energie de translation, donc ca ne va pas .

Enfin quelqu'un qui pense, comme moi, qu'il y a problème dans ce cas !

Quant à l'histoire du démon, c'est trés rigololo... mais rien n'indique que la pièce soit cloisonnée.

[inviteba3748c1]

j'avais aussi proposé d'augmenter l'énergie de ratation des molécules, mais on m'a fait, justement, remarquer qu'en raison du théorème 'équirépartition de l'énergie il n'est pas possible de faire cela sans augmenter AUSSI l'énergie des autres degrés de liberté

Tout à fait d'accord.

[invite4021e8ad]

"mais rien n'indique que la pièce soit cloisonnée"

l'énoncé ne l'interdit pas et le poelle particulier est peut être la dite cloison

[invite2b14cd41]

Je reste sur mon idée d'augmentation d'énergie potentielle.

Je donne l'exemple le plus concret (peut-être une grosse connerie, je vous préviens):
On crée un champs électrique entre les deux plaques d'un gros condensateur plan.
Il va y avoir un régime transitoire durant lequel l'énergie potentielle aura subitement augmenté, alors que l'énergie cinétique sera restée la même qu'initialement... Mais la température aura déjà augmenté car l'énergie interne aura augmenté.