Energie ?

[invitecc5e1128]

Bonjour,

Je me pose une question qui semble logique mais je n'arrive pas à donner une définition de l'énergie .. Je me pose donc plusieurs questions :

Chaque objet (..) a t-il une énergie ou cette énergie naît avec le travail d'une force ?

On vient de commencer les transferts énergétiques, et je suis un tout petit peu dans l'incompréhension ..

L'energie interne est t-elle en permanence présente chez un corp ? Ou ce sont les autres formes d'énergie qui se transforment en énergie interne ?

Donc plus généralement, qu'est ce que l'énergie .. ?

Merci,
Bonne journée,
-----

[david_champo]

Bonjour,

Bonjour,

Je me pose une question qui semble logique mais je n'arrive pas à donner une définition de l'énergie .. Je me pose donc plusieurs questions :

Chaque objet (..) a t-il une énergie ou cette énergie naît avec le travail d'une force ?

On vient de commencer les transferts énergétiques, et je suis un tout petit peu dans l'incompréhension ..

L'energie interne est t-elle en permanence présente chez un corp ? Ou ce sont les autres formes d'énergie qui se transforment en énergie interne ?

Donc plus généralement, qu'est ce que l'énergie .. ?

Merci,
Bonne journée,

Je ne serais donc pas le seul à ne pas comprendre ce qu'est réellement l'énergie .

J'avoue attendre la réponse avec impatience. Une question me turlupine également : Est ce que l'énergie n'est pas un concept mis en place pour esquiver le fait qu'on ne sait pas... comment dire... définir pourquoi les transferts thermiques ont lieu... et pourquoi le monde bouge ?

Si l'on reprend la question, historiquement, est ce que ce n'est pas après Sadi Carnot que l'on a effacé la notion de calorique ?

Une définition consacrée de l'énergie n'est elle pas : "C'est ce qui permet de créer du travail" ...

J'adore... Je crois qu'aux éditions Vuibert, il existe des livres qui traitent du sujet...

[arrial]

Salut,


L'énergie mesurable en gros :
♦ le travail : produit scalaire de la force par le déplacement
♦ la chaleur : avec 4186 J, on fait élever la température du kg d'eau de 1°C
▬▬▬
L'équivalence entre les 2 n'allait pas de soi [voir Carnot]

Tout peut en découler avec des astuces de calcul, même en électricité.

La relativité a offert une donne nouvelle après Lavoisier : la matière est, potentiellement de l'énergie, la relation d'équivalence s'écrivant 'E = m.c²' où c est la vitesse de la lumière dans le vide.

Il est clair qu'on voit rarement 1 kg d'eau, par exemple, se trnsformer intégralement en énergie, et c'est heureux ‼ (((( BOUM ! ))))


À notre échelle, on ne mesure guère donc que des transferts d'énergie …


Notons que, naturellement, l'énergie s'« abâtardit » pour finir, stade ultime, en chaleur, ce qu'on formalise avec la notion d'entropie …



@+

[david_champo]

Re-bonjour,

La relativité a offert une donne nouvelle après Lavoisier : la matière est, potentiellement de l'énergie, la relation d'équivalence s'écrivant 'E = m.c²' où c est la vitesse de la lumière dans le vide.

Et la mécanique quantique ? Elle dit quoi de l'énergie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteccac9361]

Bonjour,

Je ne serais donc pas le seul à ne pas comprendre ce qu'est réellement l'énergie .
J'avoue attendre la réponse avec impatience.

On est trois maintenant.
Je vais éviter pour une fois de tenter de définir ce concept.
Qui doit, somme toute, être assez simple, et évident, puisqu'il est utilisé dans tous(?) les domaines de la physique.
J'attend donc avec impatience une âme charitable capable d'illuminer les tenebres dans laquelle baigne mon ignorance.

[stefjm]

Donc plus généralement, qu'est ce que l'énergie .. ?

Une grandeur physique proportionelle à la masse, au carré de la longueur et inversement proportionnel au carré du temps.

[inviteccac9361]

Une grandeur physique proportionelle à la masse, au carré de la longueur et inversement proportionnel au carré du temps

C'est l'attente de ce type d'explication prévisible, qui a induit le caractere plutot humoristique de ma premiere intervention.

Donc d'1 terme, l'Energie, on se retrouve avec 4 nouveaux termes à définir.
La grandeur physique.
La Masse.
La Longueur.
Le Temps.

On se rapproche de la RG sans en avoir l'air...
L'Entropie me plaisait mieux, c'est un terme plus simple, tant qu'à exprimer un genre de synonyme.

[david_champo]

Bonjour,

Une grandeur physique proportionelle à la masse, au carré de la longueur et inversement proportionnel au carré du temps.

C'est donc une loi empirique... où est ce qu'elle serait définie dans une Physique Newtonienne ?

[stefjm]

C'est l'attente de ce type d'explication prévisible, qui a induit le caractere plutot humoristique de ma premiere intervention.
Donc d'1 terme, l'Energie, on se retrouve avec 4 nouveaux termes à définir.
La grandeur physique.
La Masse.
La Longueur.
Le Temps.

Trois composantes d'un vecteur, MLT, (1,2,-2)


Si tu préfères, on peut projeter sur la base h,c,G.

On se rapproche de la RG sans en avoir l'air....

Je ne comprend pas.

L'Entropie me plaisait mieux, c'est un terme plus simple, tant qu'à exprimer un genre de synonyme.

L'entropie, c'est Q/T et donc il faut aussi la notion de température.

[inviteccac9361]

On se rapproche de la RG sans en avoir l'air....

Je ne comprend pas

Le tenseur énergie-impulsion est un outil mathématique utilisé notamment en relativité générale afin de représenter la répartition de masse et d'énergie dans l'espace-temps.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Tenseur...rgie-impulsion

Normal, c'est un peu la foret qui cache l'arbre.
Je vais jusqu'en RG, c'est provocateur. A juste titre je pense.

L'entropie, c'est Q/T et donc il faut aussi la notion de température.

On est bien d'accord qu'il n'y a pas de relation directe.
Et surement pas si on regarde le detail atomique.

Donc maintenant, il faudrait aussi définir ce qu'est la Temperature,
et la Chaleur.
La notion d'Energie semble se disperser un peu, là, non ?

Il n'y a vraiment pas de définition plus simple de l'Energie ?...

Trois composantes d'un vecteur, MLT, (1,2,-2)
Si tu préfères, on peut projeter sur la base h,c,G.

Encore une définition mathématique..
On n'en sort pas.

Je te taquine, je sais bien que tes définitions sont valides et admises en physique.
Mais pour, comment dire, illuminer mon ignorance, ça ne suffira pas.

Tient, je te propose de trouver la définition la plus synthetique qu'il soit, de ton choix, prise dans un domaine ou un autre de la physique.
Ca pourra peut-être nous avancer ?

[invite2b505b01]

Bonjour

C'est une grandeur caractéristique de l'état d'un système.

Cette grandeur peut être calculée de plusieurs façons selon la "forme" de l'énergie (potentielle, cinétique, etc).

Que veux tu de plus ?

Tu n'acceptes aucune autre notion ? Bon courage...

[invite4ff2f180]

Bonjour,
Je répond à stefjm : attention, il ne faut pas croire que toute grandeur ayant l'unité d'une énergie est une énergie ...
C'est une condition nécessaire mais pas suffisante.

[stefjm]

Bonjour,
Je répond à stefjm : attention, il ne faut pas croire que toute grandeur ayant l'unité d'une énergie est une énergie ...
C'est une condition nécessaire mais pas suffisante.

Oui.
Le couple par exemple.

Mais on peut s'en sortir en gardant le radian comme grandeur dimensionnée.

[inviteccac9361]

la "forme" de l'énergie (potentielle, cinétique, etc).

Voila, ça, ça me plait bien. On commence à sentir quelque-chose de plus concret déja.

Je répond à stefjm : attention, il ne faut pas croire que toute grandeur ayant l'unité d'une énergie est une énergie ...
C'est une condition nécessaire mais pas suffisante.

Encore mieux.

Quelles sont les conditions alors ?
Un rapport avec les echanges au sein d'un systeme ?

[invite4ff2f180]

La définition de l'énergie à beaucoup évoluée en physique, et sa définition dépends donc du cadre théorique dans lequel on se trouve.

Par exemple en mécanique Newtonienne, on pourrait définir l'énergie comme suit :
- l'énergie totale doit être conservée pour un système isolé
- la dimension doit être celle d'une énergie Kg.m^2.s^(-2)
- il existe des échanges entre les différentes formes d'énergies

Cette définition peut être étendue à la mécanique relativiste.

En théorie des champs, l'énergie comme l'impulsion ou le moment cinétique est directement définit à l'aide des symétrie de la théorie.

[david_champo]

Re,

On se rapproche de la RG sans en avoir l'air...

Est ce parce que la Relativité, tout comme la mécanique Newtonienne s'interesse à l'évolution d'un objet réduit à un point pour décrire un le mouvement global de l'objet avec le concept des Forces mais ne s'intérèsse pas vraiment au comment ça se passe... la "communication" entre les objets physiques ? ... ne sommes-nous pas entrain de dériver tout doucement vers l'autre fil ?

[arrial]

Re-bonjour,



Et la mécanique quantique ? Elle dit quoi de l'énergie ?

La même chose, en gros, car à la base, on utilise le formalisme classique pour définir les observables.
Donc, les définitions sont les mêmes.
Ensuite, on utilise le principe de correspondance pour définir des opérateurs et chercher les solutions physiques.
On s'est alors aperçu que l'énergie était quantifiée, et on s'est dit "tiens, on devrait donc appeler ça « mécanique quantique »", ce qui n'a rien à voir avec les chansons à l'église.


@+

[inviteccac9361]

- l'énergie totale doit être conservée pour un système isolé
- la dimension doit être celle d'une énergie Kg.m^2.s^(-2)
- il existe des échanges entre les différentes formes d'énergies

Les points 1 et 3 sont significatifs pour définir ce que peut être l'Energie.
Le deuxieme...C'est peut-être un point de vue basé sur nos connaissances actuelle des possibles.
Bien entendu admis, mais nous permetra-t-il de mieux cerner ce qu'est l'Energie ?
Personnellement, j'ecarterais ce deuxieme point.

Cette définition peut être étendue à la mécanique relativiste.
En théorie des champs, l'énergie comme l'impulsion ou le moment cinétique est directement définit à l'aide des symétrie de la théorie.

Ca me parle un peu.
De quelle principe découlent les symetries ?
C'est probablement un point clef.

la "communication" entre les objets physiques ? ... ne sommes-nous pas entrain de dériver tout doucement vers l'autre fil ?

C'est une bonne idée.
Ce point est compatible avec
- il existe des échanges entre les différentes formes d'énergies

Je me pose la question du coup.
Le photon est-il necessaire à la possibilité de caracteriser de l'Energie ?

[invite2b505b01]

Bah... non, pourquoi ?
L'énergie potentielle de pesanteur que j'ajoute à un corps correspond au travail (la modification de l'état du système n'est pas gratuite) que j'ai à fournir quand je le fais passer de la configuration 1 à la configuration 2.

Cette énergie peut ensuite être cédée (ou non) sous diverses formes.

On peut définir de manière analogue la plupart des énergies que je connais (physique classique). Pourquoi faire intervenir du photon dans un cadre qui peut être purement mécanique ?

Si tu veux ma définition, l'énergie d'un système, c'est la somme des travaux qu'il a fallu mettre en œuvre pour passer d'un état d'énergie nulle (une référence plus ou moins arbitraire) à un état donné. J'utilise "travail" pour souligner le fait qu'une modification n'est pas spontanée ni gratuite. Pas nécessairement le travail d'une force (apport de chaleur, déplacement en présence de forces, passage de courant en présence de tension, réaction chimique, inertie lors de la mise en mouvement, transition électronique...).

[inviteccac9361]

Le photon est-il necessaire à la possibilité de caracteriser de l'Energie ?

Bah... non, pourquoi ? .../...
L'énergie potentielle de pesanteur

Je vous l'accorde,
ce n'est absolument pas intuitif. Et c'est l'opinion que j'avais aussi avant de bien saisir les nuances.

Ici on parle d'Energie "Potentielle", celle qui "pourrait" conduire à fournir une energie. Cette energie, ou se trouve-elle ?

Pourquoi faire intervenir du photon dans un cadre qui peut être purement mécanique ?

On parle bien d'energie Mécanique certes, mais on oublie generalement qu'il s'agit de Mecanique Quantique, basée sur l'atome.
Et c'est le cas.

Si tu veux ma définition, l'énergie d'un système, c'est la somme des travaux qu'il a fallu mettre en œuvre pour passer d'un état d'énergie nulle (une référence plus ou moins arbitraire) à un état donné.

Effectivement, cet aspect de conversion est bien vu.

[invite2b505b01]

Non, l'énergie potentielle, malgré son nom un peu trompeur est bien une énergie acquise par l'objet dans un champ dérivant d'un potentiel...

De la même manière que l'énergie cinétique, l'énergie potentielle est accumulée par le système est n'est pas cédée spontanément (pour l'énergie potentielle il faut un mouvement ne suivant pas les isopotentielles, pour l'énergie cinétique une force, etc.).

Quant à la mécanique quantique, c'est bien, ça marche bien, mais l'essence c'est quand même les maths. Donc autant accepter les définitions mathématiques lorsqu'il est question de notions quantiques.

[invite4ff2f180]

@xoxopixo
Tu ne peux certainement pas écarter le deuxième point, qui est justement fondamental. En physique tu ne peux pas ajouter des quantités aux dimensions différentes.

[Amanuensis]

L'énergie, c'est une des intégrales premières des équations d'évolution manipulées par la physique. Plus précisément celle complémentaire au temps, et donc scalaire et de dimension celle indiquée par stefjm.

L'origine du concept est essentiellement liée aux modèles mathématiques utilisés par la physique, contrairement aux durée, longueur, masse, température, etc. qui ont leur origine dans la physique non formalisée, dans la "modélisation naturelle" que nous faisons à partir de notre perception sensorielle directe du monde.

Essayer de la définir en termes "non mathématiques" n'a aucune chance d'aboutir à un résultat aussi "naturellement satisfaisant" (et quelque part naïf) que longueur ou masse. On reviendra toujours aux explications opératoires ("ce qu'on en fait") ou a des catalogues non exhaustifs de phénomènes mathématisés en utilisant le concept (genre énergie cinétique, potentielle, travail, chaleur, etc.).

[Amanuensis]

PS : Un des "leurres" qui amène à chercher à définir "naïvement" l'énergie vient de l'emploi de ce concept dans le langage commun, technique et/ou journalistique.

L'exercice consistant à chercher une définition de la grandeur "quantité de mouvement" est très intéressant en comparaison, car elle n'est pas "commune". Or l'approche de définition mathématique ou opérationnelle montre que c'est quasiment la même chose pour l'énergie et la quantité de mouvement (cette dernière est aussi une intégrale première, mais vectorielle, de dimension MLT-1 et complémentaire à l'espace ; et n'a pas plus d'origine "sensorielle").

Mais on ne voit pas de questions ou débats sur la "définition" de la quantité de mouvement. La différence ne peut être que psychologique, ce qui laisse penser que bien répondre à la question "qu'est-ce que l'énergie ?" n'est pas à rechercher en physique.

[invite21348749873]

Bah... non, pourquoi ?
L'énergie potentielle de pesanteur que j'ajoute à un corps correspond au travail (la modification de l'état du système n'est pas gratuite) que j'ai à fournir quand je le fais passer de la configuration 1 à la configuration 2.

Cette énergie peut ensuite être cédée (ou non) sous diverses formes.

On peut définir de manière analogue la plupart des énergies que je connais (physique classique). Pourquoi faire intervenir du photon dans un cadre qui peut être purement mécanique ?

Si tu veux ma définition, l'énergie d'un système, c'est la somme des travaux qu'il a fallu mettre en œuvre pour passer d'un état d'énergie nulle (une référence plus ou moins arbitraire) à un état donné. J'utilise "travail" pour souligner le fait qu'une modification n'est pas spontanée ni gratuite. Pas nécessairement le travail d'une force (apport de chaleur, déplacement en présence de forces, passage de courant en présence de tension, réaction chimique, inertie lors de la mise en mouvement, transition électronique...).

Bonjour
Definir l'énergie à partir du travail ...pourquoi pas, mais alors il faut définir le travail à partir de l'énergie et on tombe un peu dans un cercle vicieux.
Je préfere définir l'énergie comme une quantité abstraite, un nombre, qui se conserve, dans l'évolution d'un systeme isolé, quelle qu'elle soit. Ce nombre peut etre apres coup décomposé en diverses autres quantités dont les variations se compensent exactement. Ceci est bien extraordinaire, pour ne pas dire merveilleux.

[invite4ff2f180]

@ Arcole
Le travail, tu peux très bien le définir à partir des forces, c'est d'ailleurs ce qui est fait en général. Le problème de définir l'énergie ainsi, c'est que les notions de travail et de force sont des notions classiques qui ne sont pas généralisables à toutes les théories.
Comme expliqué précédemment, la définition de l'énergie dépends de la théorie utilisée.

[invite21348749873]

@ Arcole
Le travail, tu peux très bien le définir à partir des forces, c'est d'ailleurs ce qui est fait en général. Le problème de définir l'énergie ainsi, c'est que les notions de travail et de force sont des notions classiques qui ne sont pas généralisables à toutes les théories.
Comme expliqué précédemment, la définition de l'énergie dépends de la théorie utilisée.

Je comprends.. mais j'ai deja du mal à donner une définition de la notion de force.

[invite4ff2f180]

@Arcole
En mécanique classique, on postule (dans le formalisme de Newton) "ma=F" où F est la force totale appliquée au système. Ensuite, l'expression de F doit être trouver à partir de l'expérience et/où de considération physique. Quelque soit la manière dont on trouve "F", il faut ensuite faire l'expérience et validée/invalidée la théorie.

--

Le deuxième problème (après celui soulevé par Amanuensis) est que les gens ont tendance à oublié que c'est toujours l'expérience qui a le dernier mot en physique. Le formalisme mathématique, de plus en plus poussé, donne des contraintes énormes sur certaines grandeurs comme l'énergie, l'impulsion etc. Mais ces contraintes n'existent que parce que le modèle mathématique actuel est en accord avec l'expérience. Si un jour l'expérience est en désaccord avec les prédictions, alors il faudra peut-être changer de formalisme, et des notions qui avaient un sens dans le formalisme précédent n'en auront plus nécessairement dans le nouveau. Ca ne veux pas dire que la nouvelle théorie sera moins complète ou moins physique, ça veux juste dire qu'il faudra changer notre manière de penser et de considérer les choses.

[invite21348749873]

@Arcole
En mécanique classique, on postule (dans le formalisme de Newton) "ma=F" où F est la force totale appliquée au système. Ensuite, l'expression de F doit être trouver à partir de l'expérience et/où de considération physique. Quelque soit la manière dont on trouve "F", il faut ensuite faire l'expérience et validée/invalidée la théorie.

--

Le deuxième problème (après celui soulevé par Amanuensis) est que les gens ont tendance à oublié que c'est toujours l'expérience qui a le dernier mot en physique. Le formalisme mathématique, de plus en plus poussé, donne des contraintes énormes sur certaines grandeurs comme l'énergie, l'impulsion etc. Mais ces contraintes n'existent que parce que le modèle mathématique actuel est en accord avec l'expérience. Si un jour l'expérience est en désaccord avec les prédictions, alors il faudra peut-être changer de formalisme, et des notions qui avaient un sens dans le formalisme précédent n'en auront plus nécessairement dans le nouveau. Ca ne veux pas dire que la nouvelle théorie sera moins complète ou moins physique, ça veux juste dire qu'il faudra changer notre manière de penser et de considérer les choses.

Je suis completement d'accord avec ça; mais n'oublions pas que les mécanismes qui nous permettent de concevoir une théorie et ceux qui nous permettent d'en vérifier par l'expérience le bien fondé, sont issus d'une seule et meme source: notre cerveau.
Les choses sont tres certainement beaucoup plus compliquées que l'on peut se l'imaginer.

[inviteccac9361]

Non, l'énergie potentielle, malgré son nom un peu trompeur est bien une énergie acquise par l'objet dans un champ dérivant d'un potentiel...

Une energie potentielle on est d'accord.
Mais ce n'est pas de cette energie dont on parle.
Nous cherchons la nature de l'energie.
Ou est donc "stoquée" cette energie physiquement ?
J'attend ta réponse puisqu'elle te semble évidente.

Tu vas normalement également pouvoir aussi expliquer en terme physique, comment tu vas extraire cette energie "potentielle", stoquée, de ce systeme.

La physique est faite de ces "petits details" qui font toute la difference.
Mais je te fais grâce de savoir comment nous sommes parvenu à l'etat initial, comment l'objet se deplace "dans le vide" et autres petites bricoles.

Une energie est bien comme nous l'avions défini quelque-chose qui se transmet, s'echange ?

- il existe des échanges entre les différentes formes d'énergies

Je te laisse choisir entre un corps composé d'atomes ou un atome, au choix.
Je serais tres surpris que tu y parviennes sans passer par un média.
Le Photon ? Autre chose ?
Personnellement je ne vois aucune possibilité sans média physique, mais c'est peut-être ma manie du détail qui le veut.
Dans un monde réel je précise

PS : Une piste : Nous ne sommes pas les premiers à s'être posés cette question.