mouvement brownien et entropie

[alexan-dre]

Salut à tous !

Mon problème est que je ne vois pas la faille dans un système qui va à l'encontre du principe d'entropie (un démon de maxwell) ...
Si l'on place un aimant de 1 µm de long à la surface d'un liquide, il sera chahuté par les molécules de ce derniers et bougera chaotiquement (mouvement brownien). Si l'on place à sa proximité une bobine, la variation du champ magnétique (certes très très faible mais considérons un montage très sensible), induira un courant électrique variable qui change chaotiquement de signe et de valeur. On peut alors penser alimenter un minuscule dispositifs. Mais cela irait à l'encontre de l'entropie (le liquide refroidit, ses molécules sont ralenties ; et le dispositif, mettons une résistance, chauffe).
Qu'en pensez-vous ?
Où est la faille ? Et si il n'y en a pas pourquoi est-ce permis ?

Merci d'avance.
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[invitef17c7c8d]

Ton raisonnement n'est pas complet.
Effectivement, ton dispositif permet de chauffer la résistance et donc de refroidir le liquide. Mais la résistance chauffe a son tour l'air, qui va chauffer le liquide.
Au final, le bilan est nul.

Pour que cela puisse marcher, il faut que ton dispositif soit "intelligent". En fait il faut transformer une entropie de Clausius en entropie de Shannon.
Si tu connais (par la mesure par exemple) la position de l'aimant, tu peux positionner ta bobine de telle sorte que le courant produit soit maximal. Dans ce cas, tu auras bien un échauffement de la résistance et un refroidissement du liquide.
Mais il n'y aura pas de violation du second principe de le thermodynamique, puisque la diminution d'entropie apparente est due à la quantité d'information recueillie lors de ta mesure.
Cette quantité d'information est telle que la diminution d'entropie est egal précisément à l'entropie de Shannon.

[alexan-dre]

Re,
Merci de ta réponse,
En effet la quantité d'énergie dans le système reste constante, mais ce qui est important est que l'entropie diminue (la résistance peut être remplacée par un moteur qui remonte un ressort, l'énergie sera stockée sous forme mécanique, la température du système chutera mais la quantité d'énergie dans le système restera constante).
Je n'ai pas besoin d'information avec un seul aimant. Un dispositif bien conçu permet de n'autoriser qu'un déplacement très limité à l'aimant (de manière à ce qu'il ne s'éloigne pas de la bobine). La portée théorique d'un champ magnétique étant infinie on aura un toujours l'apparition d'un courant dans la bobine et même si cela ne se fait pas de façon optimale, l'entropie diminue.
Est-ce juste ?
Si oui, pourquoi est-ce autorisé ?

[invitef17c7c8d]

Non, ce n'est pas l'energie qui reste constante, c'est l'entropie.
Car le temps que met ton système à chauffer ta résistance sera supérieur au temps que met ta résistance à refroidir en raison de son contact avec le liquide (directement ou indirectement)...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seirios]

Mon problème est que je ne vois pas la faille dans un système qui va à l'encontre du principe d'entropie (un démon de maxwell) ...
Si l'on place un aimant de 1 µm de long à la surface d'un liquide, il sera chahuté par les molécules de ce derniers et bougera chaotiquement (mouvement brownien). Si l'on place à sa proximité une bobine, la variation du champ magnétique (certes très très faible mais considérons un montage très sensible), induira un courant électrique variable qui change chaotiquement de signe et de valeur. On peut alors penser alimenter un minuscule dispositifs. Mais cela irait à l'encontre de l'entropie (le liquide refroidit, ses molécules sont ralenties ; et le dispositif, mettons une résistance, chauffe).
Qu'en pensez-vous ?
Où est la faille ? Et si il n'y en a pas pourquoi est-ce permis ?

Cela devrait t'intéresser : http://forums.futura-sciences.com/ph...dynamique.html

[alexan-dre]

Re,

Cela devrait t'intéresser : Mouvement brownien et deuxième principe de la thermodynamique

Cette discussion présente l'entropie comme une interprétation statistique à l'échelle macroscopique du comportement des particules à l'échelle microscopique. J'en conclut que la machine décrite ne va pas à l'encontre de ce principe. Est-ce juste ?

Car le temps que met ton système à chauffer ta résistance sera supérieur au temps que met ta résistance à refroidir en raison de son contact avec le liquide (directement ou indirectement)...

Cela dépend de l'isolement thermique de la résistance. Si elle est bien isolée (et même si elle ne l'est pas) le temps qu'elle met à chauffer suite à l'apparition d'un courant est quasi-instantanée et le temps que mettra la chaleur à se dissiper sera plus long. Si ça ne te convainc pas, considère le mécanisme qui remonte un ressort.

Merci d'avance pour vos réponses.

[gatsu]

Salut à tous !

Mon problème est que je ne vois pas la faille dans un système qui va à l'encontre du principe d'entropie (un démon de maxwell) ...
Si l'on place un aimant de 1 µm de long à la surface d'un liquide, il sera chahuté par les molécules de ce derniers et bougera chaotiquement (mouvement brownien). Si l'on place à sa proximité une bobine, la variation du champ magnétique (certes très très faible mais considérons un montage très sensible), induira un courant électrique variable qui change chaotiquement de signe et de valeur. On peut alors penser alimenter un minuscule dispositifs. Mais cela irait à l'encontre de l'entropie (le liquide refroidit, ses molécules sont ralenties ; et le dispositif, mettons une résistance, chauffe).
Qu'en pensez-vous ?
Où est la faille ? Et si il n'y en a pas pourquoi est-ce permis ?

Merci d'avance.

Salut,

Il n'y a pas de faille dans ton raisonnement...c'est juste une manière détournée de mettre une bobine en contact avec un thermostat (qui est joué ici par le liquide).

[phys4]

Si l'on place un aimant de 1 µm de long à la surface d'un liquide, il sera chahuté par les molécules de ce derniers et bougera chaotiquement (mouvement brownien). Si l'on place à sa proximité une bobine, la variation du champ magnétique (certes très très faible mais considérons un montage très sensible), induira un courant électrique variable qui change chaotiquement de signe et de valeur. On peut alors penser alimenter un minuscule dispositifs. Mais cela irait à l'encontre de l'entropie (le liquide refroidit, ses molécules sont ralenties ; et le dispositif, mettons une résistance, chauffe).

Bonjour,
Je trouve que les réponses précédentes sont quelque peu complexes.
Il existe une interprétation plus directe : votre dispositif fonctionne dans les deux sens, le mouvement de l'aimant alimente la résistance, mais une tension aux bornes de la résistance fera tourner l'aimant et chauffera le liquide. Une résistance ou tout autre dispositif absorbant de l'énergie électrique a toujours à ses bornes un tension aléatoire de bruit dépendant de sa température.
Le résultat sera toujours que le dispositif le plus chaud alimente l'autre et si les températures sont égales, il passe autant d'énergie dans un sens que dans l'autre.
C'est un cas particulier du second principe de la thermodynamique.

[alexan-dre]

Re,

Un thermostat ? Je ne comprend pas le lien avec l'apparition du courant.

Merci d'avance.

[gatsu]

Re,

Un thermostat ? Je ne comprend pas le lien avec l'apparition du courant.

Merci d'avance.

En fait je dis la même chose que phys4 (qu'il me le dise si je me trompe).

L'agitation des molécules du liquide provient de la température. Par le biais de l'aimant tu permets un échange d'énergie entre une bobine et le liquide : le liquide est donc un thermostat dans l'hypothèse où son volume est beaucoup plus important que celui de la bobine.

Note que comme l'indique phys4, si la bobine est de volume comparable à celui du liquide alors c'est comme si tu avais deux corps à des températures differentes mis en contact (le contact étant ici réalisé par l'aimant) et il y aura un transfert net de chaleur du corps le plus chaud au corps le plus froid.

Pour ce qui est du courant, le courant que tu fais apparaitre est complètement erratique et n'a donc aucune application pratique excepté celle de chauffer par effet Joule, c'est la raison pour laquelle je dis (avec phys4) que l'aimant joue le rôle de contact thermique entre la bobine et le liquide.

[alexan-dre]

Re,

si les températures sont égales, il passe autant d'énergie dans un sens que dans l'autre.

Donc la quantité d'énergie dans chaque partie reste en moyenne constante au cours du temps mais connait des fluctuations ponctuelles. Il y a donc bien un courant qui circule, et la résistance chauffe et refroidit (variations autour de la température ambiante). Est-ce juste ?

@gatsu : je ne comprend pas tes histoires de volume de bobine...

Merci d'avance

[gatsu]

@gatsu : je ne comprend pas tes histoires de volume de bobine...

Mes histoires de tailles (pas hyper claires je l'avoue) réfèrent à comment est ce qu'on doit voir le problème en terme de thermodynamique ?
Dans le cas général, il faut faire comme prescrit par phys4.
Dans le cas où la masse (ou le volume c'est égal) du liquide est beaucoup plus grande que celle de la bobine, le liquide sera alors un thermostat qui imposera sa température à la bobine par le biais de l'aimant.

[phys4]

Donc la quantité d'énergie dans chaque partie reste en moyenne constante au cours du temps mais connait des fluctuations ponctuelles. Il y a donc bien un courant qui circule, et la résistance chauffe et refroidit (variations autour de la température ambiante). Est-ce juste ?

Il y aura en effet des courants fluctuants dans la bobine. ces échanges d'énergie sont comme ceux des électrons ou des molécules dans un milieu en équilibre, leur moyenne est nulle.
L'on ne peut pas parler de chauffage et de refroidissement pour ces fluctuations statistiques. La température est une grandeur statistique sur un grand nombre de particules. Les fluctuations d'énergie d'une petite quantité ne sont pas comptés comme changement de température.
Dans un volume de gaz en équilibre, une molécule change constamment d'énergie de zéro à plus de 5 fois son énergie moyenne, mais cela n'aurait pas de sens de définir une température sur une seule molécule.

[invitef17c7c8d]

Si le but est de comprendre la problématique du démon de Maxwell, seule une approche faisant appel à la notion d'information peut l'expliquer...

[alexan-dre]

Re,
Merci pour vos réponses.

[gatsu]

Si le but est de comprendre la problématique du démon de Maxwell, seule une approche faisant appel à la notion d'information peut l'expliquer...

L'auteur du fil croyait que son experience de pensée était reliée au démon de Maxwell mais en réalité il n'en est rien c'est simplement une autre façon (assez maline d'ailleurs) d'envisager un "contact" thermique entre deux milieux.