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Perturbation et organisation d'un système



  1. #1
    Philder

    Perturbation et organisation d'un système


    ------

    Bonjour à tous,
    Je poste ma question ici car cela me semble le plus approprié mais mes connaissances en physique remontent au lycée, donc soyez indulgent dans vos réponses.

    Je tente d'établir un modèle abstrait reprenant des principes proches de la thermodynamique (il me semble), l'objet d'investigation est la vie (oui c'est flou je sais).

    Le contexte est le suivant: je considère un système fermé constitué d'éléments (qui se conservent) pouvant interagir entre eux (par regroupement, recombinaisons des groupements existants). A chaque groupement d'éléments est associé une certaine énergie calculée en fonction des éléments et de la manière dont ils sont associés (disons des molécules). Lorsque deux molécules (configuration) interagissent, il peut y avoir des échanges d'éléments entre les deux molécules (voire même ne rester qu'une molécule), ce qui aboutit à une nouvelle configuration avec une nouvelle énergie. Le système ne permet des transitions que vers des configurations d'énergie plus faible ou égale à la configuration d'origine (en pratique j'effectue un tirage aléatoire pondéré par le delta d'énergie).

    On part donc d'un univers de départ qu'on laisse évoluer puisque le système est fermé. On finit donc par aboutir dans un état d'énergie minimum (un minimum local évidemment). L'univers aura atteint une certaine organisation et ne bougera plus.

    Q1: Ya-t-il déjà à ce stade quelque chose qui vous paraît incorrect?

    Q2: Je cherche à mesurer le degré d'organisation du système, voyez vous une méthode qui pourrait m'être utile? J'ai pensé à mesurer l'entropie en terme d'information, mais je ne sais à partir de quoi je dois estimer mes probabilités à priori, l'état d'équilibre?

    Bon jusqu'ici tout va à peu près bien.
    J'applique ensuite un "bruit" ou une perturbation aux recombinaisons. Le principe est que ce bruit va autoriser certaines recombinaisons vers des configurations de plus haute énergie. De ce fait le système n'est plus fermé puisque de "l'énergie" y est apportée de l'extérieur. L'analogie est assez simple, le système fermé correspond à la terre, le bruit au rayonnement solaire, et les recombinaisons "sensibles" à ce rayonnement à des réactions capables de capter le rayonnement solaire et de capturer ainsi de l'énergie sous forme chimique.

    Q3: Là aussi, voyez vous à ce stade quelque chose de bizarre?

    A ce niveau, je m'attends à la formation d'un "circuit de dissipation" de l'énergie acquise représenté par un ensemble de molécules se recombinant pour évacuer cette énergie.
    Et surtout je m'attends d'une manière globable à ce que le circuit formé exploite cette énergie pour créer et maintenir son organisation, avec l'espoir que cette organisation tende vers plus de complexité, ce qui devrait se traduire par un ralentissement global de la dissipation de l'énergie acquise.

    Q4: Êtes vous d'accord avec ce résultat attendu?

    Q5: Pensez vous que dans l'état ce résultat est atteignable?

    Après quelques essais, il m'a semblé opportun de rajouter un mécanisme de catalyse dont je vous passe le détail, en gros une 3ème molécule peut intervenir dans une réaction en modifiant les probabilités des différentes configurations accessibles.

    Q6: Ce mécanisme vous semble-t-il utile? Nécessaire?

    Merci d'avance pour vos conseils, et je suis preneur de tous travaux, articles, liens ou autres qui pourraient m'aider dans cette problématique.

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  4. #2
    mariposa

    Re : Perturbation et organisation d'un système

    Citation Envoyé par Philder
    Bonjour à tous,
    Je poste ma question ici car cela me semble le plus approprié mais mes connaissances en physique remontent au lycée, donc soyez indulgent dans vos réponses.

    Je tente d'établir un modèle abstrait reprenant des principes proches de la thermodynamique (il me semble), l'objet d'investigation est la vie (oui c'est flou je sais).

    Le contexte est le suivant: je considère un système fermé constitué d'éléments (qui se conservent) pouvant interagir entre eux (par regroupement, recombinaisons des groupements existants). A chaque groupement d'éléments est associé une certaine énergie calculée en fonction des éléments et de la manière dont ils sont associés (disons des molécules). Lorsque deux molécules (configuration) interagissent, il peut y avoir des échanges d'éléments entre les deux molécules (voire même ne rester qu'une molécule), ce qui aboutit à une nouvelle configuration avec une nouvelle énergie. Le système ne permet des transitions que vers des configurations d'énergie plus faible ou égale à la configuration d'origine (en pratique j'effectue un tirage aléatoire pondéré par le delta d'énergie).

    On part donc d'un univers de départ qu'on laisse évoluer puisque le système est fermé. On finit donc par aboutir dans un état d'énergie minimum (un minimum local évidemment). L'univers aura atteint une certaine organisation et ne bougera plus.

    Q1: Ya-t-il déjà à ce stade quelque chose qui vous paraît incorrect?

    Effectivement les prémisses sont éronnées.

    Le système est fermé donc l'énergie totale est une constante.

    Si le système évolue c'est son entropie qui augmente. Pour un système physique il évoluera vers l'état d'entropie maximale. Pour un système biologique il peut rester dans des états intermédiaires (pour certains phénomènes physique aussi).

  5. #3
    Philder

    Re : Perturbation et organisation d'un système

    Tu as tout fait raison, dans ce cas j'ai dû mal définir ma notion d'énergie, j'aurai peut-être dû parler d'entropie (après que ca maximise ou que ca minimise c'est pas grave le principe est le même).

    Je suis d'accord pour ce qui est de l'augmentation d'entropie, mais dans la réalité, lorsqu'une réaction chimique à lieu, est-ce qu'elle ne va pas dans la direction d'une diminution d'énergie (laquelle je ne sais pas)? (même si dans ce cas effectivement le reste de l'énergie est transformée en chaleur, et est donc conservée). J'avoue que j'ai ici du mal à saisir dans quelle cas on aura des réactions exothermiques et d'autres endothermiques, enfin bref qu'est-ce qui va diriger le sens de la réaction?

    J'avoue que j'ai du mal à faire bien faire la part des choses entre énergie et entropie, si tu pouvais m'éclairer ce serait super.
    Merci.

  6. #4
    mariposa

    Re : Perturbation et organisation d'un système

    Citation Envoyé par Philder
    J'avoue que j'ai du mal à faire bien faire la part des choses entre énergie et entropie, si tu pouvais m'éclairer ce serait super.
    Merci.
    Tu dois savoir ce qu'est l'énergie.

    Par exemple l'énergie cinétique d'un corps c'est 1/2.m.V2
    L'énergie potentielle d'un corps situé à unre hauteur H par rapport au sol est m.g.H

    L'énergie d'un condensateur c'est 1/2.C.V2

    etc...

    L'entropie c'est plus compliqué en voici une idée. Cela traduit la tendance naturelle qu'ont les corps a se metre dans un etat de désordre maximal.

    Par exemple soit une boite separée en 2 compartiments. dont l'un est rempli de gaz et l'autre vide. Si on fait un petit trou les molécules vont se répartir moitié moitié. En thermes mathématiques cela se traduit par l'augmentation de l'entropie.

    Dans ce cas l'énergie a été conservée elle s'est répartie dans les 2 compartiments.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    Philder

    Re : Perturbation et organisation d'un système

    Oui le principe de l'entropie je connais, mais dans le cas d'une réaction chimique, la direction de cette réaction suit-elle une évolution d'ordre énergétique? En gros y-a-t'il une règle d'ordre énergétique qui dit que telle réaction aura lieu plutôt que telle autre?
    (je devrai peut-être m'adresser dans le forum chimie)

  9. #6
    Philder

    Re : Perturbation et organisation d'un système

    En fait je crois que je vois ce qui ne colle pas, c'est que je fais abstraction des pertes d'énergie. C'est à dire que je n'autorise que des réactions pour lesquelles l'énergie de la configuration finale est plus basse, la perte d'énergie (chaleur, lumière ou autre) est réellement perdue par le système (qui n'est donc effectivement pas vraiment fermé).

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