Masse lampe/pile...
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Masse lampe/pile...



  1. #1
    inviteba0a4d6e

    Masse lampe/pile...


    ------

    Salut

    J'ai une lampe de poche qui fonctionne sans pile ; une simple manivelle fait office de dynamo...
    Ma question (peut-être stupide) : la lampe est-elle plus 'lourde' chargée que déchargée ?

    J'aurais pu poser la question autrement : une pile est-elle plus 'légère' une fois déchargée ?

    -----

  2. #2
    invite687e0d2b

    Re : Masse lampe/pile...

    ben oui si tu te réfères à l'équation E=mc2. elle effectivement plus légère mais si peu que la différence est quasi-nulle... est-ce que je pourrais savoir pourquoi est-ce que tu poses cette question? par simple curiosité?

  3. #3
    inviteba0a4d6e

    Re : Masse lampe/pile...

    Citation Envoyé par stein_junior
    ben oui si tu te réfères à l'équation E=mc2. elle effectivement plus légère mais si peu que la différence est quasi-nulle...
    Quelqu'un pourrait-il confirmer et... développer svp ?

    est-ce que je pourrais savoir pourquoi est-ce que tu poses cette question? par simple curiosité?
    Pour m'endormir moins bête ce soir...

  4. #4
    Garion

    Re : Masse lampe/pile...

    Oui, je confirme, mais la différence de masse en infime !

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    inviteba0a4d6e

    Re : Masse lampe/pile...

    Citation Envoyé par Garion
    Oui, je confirme, mais la différence de masse en infime !
    Merci pour votre contribution, j'insiste mais pourriez-vous expliquer le pourquoi du comment svp, la raison du phénomène en "détail"...

  7. #6
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    Bonjour,
    c'est en raison du principe de conservation de l'energie.
    L'énergie apportée à la batterie, qu'elle soit d'origine mécanique, d'origine chimique ou d'origine electrique obéit à l'équation E=mc2.

    Autrement dit, en application numérique, si tu calcules quelle est la quantité d'energie de ta batterie, tu sauras determiner l'équivalent masse entre la masse de l'ensemble chargé et la masse de l'ensemble déchargé.

    Comme il te l'a été dit, dans ce système la difference de masse est minime et impossible à mettre en évidence.
    Cela devient possible pour des énergies bien plus grandes.
    Une difference de 1 millionnieme de gramme équivaut à 90 millions de Joules.
    Si je ne me plante pas dans les unités, une petite batterie de lampe de poche donne environ 3 joules, ça donne la mesure de la difference de masse avant-après.

    Bien qu'aucune balance ne puisse le mettre en évidence, c'est tout de même une réalité.
    Et vu la difference dans ce cas précis, c'est un peu ridicule d'en parler, il est clair que la couche de graisse qui se dépose sur l'engin quand on le manipule a une masse bien plus grande que l'effet souligné !

    Il faut comparer ce qui est comparable.
    L'electronique, c'est fantastique.

  8. #7
    mariposa

    Re : Masse lampe/pile...

    Non la pile est aussi légère qu'avant et après la décharge.
    La relativité n'a rien a voir la dedans car l'énergie produite n'est pas prise sur les énergies de masse. l'énergie provient de l'énergie potentielle électrochimique qui se transforme en énergie électrique et en énergie chimique.
    .

  9. #8
    inviteba0a4d6e

    Re : Masse lampe/pile...

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    Bien qu'aucune balance ne puisse le mettre en évidence, c'est tout de même une réalité.
    Et vu la difference dans ce cas précis, c'est un peu ridicule d'en parler, il est clair que la couche de graisse qui se dépose sur l'engin quand on le manipule a une masse bien plus grande que l'effet souligné !

    Il faut comparer ce qui est comparable.
    J'aurais dû préciser "dans l'absolu"... Je signifiais "mathématiquement/physiquement parlant" (sans besoin de se laver les mains dans les équations ), sinon bien des analogies, expériences ou vues d'esprit liées à bien des phénomènes physiques ne mériteraient plus de figurer dans des fils...

    Citation Envoyé par mariposa
    Non la pile est aussi légère qu'avant et après la décharge.
    La relativité n'a rien a voir la dedans car l'énergie produite n'est pas prise sur les énergies de masse. l'énergie provient de l'énergie potentielle électrochimique qui se transforme en énergie électrique et en énergie chimique.
    Merci mariposa... Peux-tu approfondir l'explication du phénomène stp (je me permets d'insiter encore une fois, j'espère que ma 3ème requête sera honorée... ).

    Tu affirmes que la masse de la pile (ou de la lampe) ne sera pas différente avant et après la charge... Cependant, on lui a procuré de l'énergie (après la charge), j'en déduis donc que si la masse ne change pas, c'est qu'il s'agit d'une énergie liée à des particules sans masse, autrement dit des photons... J'ai juste ?

  10. #9
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    Bonjour Maripoza et KarmaStuff et tous,

    je suis un peu sceptique sur le raisonnement.
    La conservation de l'énergie d'un système ne peut se distinguer de la conservation de sa masse inerte, quelle que soit la nature de l'énergie.

    Feynman Mécanique 1, page 228
    ...
    Le résultat est aussi significatif en chimie. Par exemple, si nous pesons la molécule de gaz carbonique et comparons sa masse avec celle du carbone et de l'oxygène, nous pouvons trouver combien d'énergie est libérée lorsque le carbone et l'oxygène forment du gaz carbonique. La seule difficulté ici est que la difference des masses est si petite qu'il est techniquement extremement difficile de la mesurer.
    L'energie potentielle du système batterie chargée est sortie du système après la décharge de la batterie. Sa masse doit donc être la somme de cette dernière plus l'équivalent masse de l'énergie sortie. Je dirais alors que la masse d'une batterie vide est plus petite que celle d'une batterie chargée.

    Quand on mesure la difference de masse avant-après une désintégration, l'énergie libérée est équivalente à la difference de masse avant-après la récolte des produits restants. Si j'ai bien compris Feynman, il ne semble pas qu'il y ai une difference fondamentale entre les niveaux internes au noyau d'avec les niveaux des orbitales externes. Leurs énergies font partie de la masse de l'ensemble.
    L'electronique, c'est fantastique.

  11. #10
    inviteba0a4d6e

    Re : Masse lampe/pile...

    Salut

    Avant tout, que se passe-t-il concrètement lorsque la batterie de la lampe se charge ?

    Citation Envoyé par curieuxdenature
    L'energie potentielle du système batterie chargée est sortie du système après la décharge de la batterie. Sa masse doit donc être la somme de cette dernière plus l'équivalent masse de l'énergie sortie.
    L'énergie "sortie" correspond aux photons composant la lumière ; or, ces photons n'ont pas de masse... Mais est-ce là la seule conséquence de la perte d'énergie de la batterie ?

  12. #11
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    Bonjour Karmastuff

    ce qui se passe dans une pile ou une batterie est une réaction chimique exothermique controlée pour transformer ce qui est ordinairement de la chaleur en electricité. (ouf)

    La remarque prise dans le Feynman peut s'appliquer à toutes les réactions chimiques. Dans une pile leclanché, pour ne pas faire de pub, le zinc du pôle négatif est oxydé en libérant Q=350 kJoules. Au total, on obtient une molécule d'oxyde de zinc + Q qui sont égale à un atome de zinc + une molécule d'oxygène.
    Quand on fait le bilan d'une réaction chimique, on peut l'extrapoler au bilan d'une réaction nucléaire, la difference d'énergie correspond à la difference de masse entre les produits d'origines et les produits finis.
    (si tu veux plus de précision, tu le dis.)

    Le problème soulevé par la masse des photons a déjà été traité plusieurs fois, ce qu'il faut retenir c'est que l'énergie peut devenir de la masse et inversement, mais ce sont 2 facettes differentes. Ce qui se conserve c'est l'énergie et l'impulsion. Dans un tel cas, le système étant au repos avant et après, c'est la masse qui varie.

    Les 350 kJoules hors du circuit ne sont pas massifs, mais liés au système au repos ils le deviennent. Pourquoi ? Je n'en sais rien, il parrait que le boson de Higgs doit apporter la réponse au pourquoi de la masse des particules élémentaires.
    L'electronique, c'est fantastique.

  13. #12
    inviteba0a4d6e

    Re : Masse lampe/pile...

    Salut

    Merci pour ces précisions...
    Alors, différence de masse ou non finalement ?
    mariposa semble dire que non, et toi tu es 'favorable' à un changement de masse... Et moi je suis ni pour ni contre, bien au contraire...

    .oO(Difficile de se prononcer pour un néophyte en Physique comme moi...)

  14. #13
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    Citation Envoyé par KarmaStuff
    Salut
    ..Et moi je suis ni pour ni contre, bien au contraire...
    Bonjour KarmaStuff

    Elle est bonne... mais elle ne fait pas le ménage.
    L'electronique, c'est fantastique.

  15. #14
    mariposa

    Re : Masse lampe/pile...

    Je reprends le problème d'un point de vue plus détaillé.
    .
    Dans un temps premier on ignore la relativité.
    .
    1- Supposons un ensemble fermé de N particules.
    .
    Son énergie s'écrit. E= SIGMA[ei] + SIGMA eij

    Les ei sont les énergies cinétiques.
    Les eij sont les énergies d'interaction entre particules.
    .
    Si le système de particules n'est pas en équilibre thermodynamique il va se transformer vers un etat de plus grande entropie. Par contre l'énergie totale sera conservée., mais redistribuée entre particules. en particulier les énergies cinétiques auront augmentées.
    .
    2- Supposons dans le cas précédent que cela se passe à la surface de la Terre. Il aurait fallu ajouter un terme d'énergie potentiel SIGMA m.g.h.Comme ce terme est le même avant et apres l'évolution il est inutile de le mettre.
    .
    3- Supposons que la réaction soit dans l'état initial située à une hauteur de 10 km et que la réactionn est telle qu'il se forme un solide qui tombe vers le sol. Dans ce cas il est indispensable de tenir compte de l'energie potentielle terrestre qui varie (elle diminue) et le terme
    E= SIGMA[ei] + SIGMA eij aura augmenté car il aura récupérer de l'énergie potentielle terrestre.
    .
    4- Maintenant si on passe à la relativité c'est la même chose. Il faudrait rajouter l'énergie de masse SIGMA[m°i]
    qui represente la contriburion à l'energie totale du sytème. Comme dans une pile ce terme est constant il est inutile de la rajouter car aucune énergie est prise sur l'énergie de masse.
    .
    5- Si il s'agit d'une réaction nucléaire, çà change tout. Dans ce cas il y a de l'énergie qui est prise sur l'energie de masse et donc le poids change a l'issue de la réaction.
    .
    CQFD.

  16. #15
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    J'ai une autre réference que Feynman:
    Images attachées Images attachées
    L'electronique, c'est fantastique.

  17. #16
    curieuxdenature

    Re : Masse lampe/pile...

    Bonjour Mariposa,

    J'ai un peu réfléchi aux implications de cette question toute bête, voilà le fruit de cette réflexion:
    Dans le cas qui se trouve entre les deux exemples (4 et 5), il y a le mécanisme de la réaction chimique qui me parait bien différent de celui de la gravitation.
    Dans le cas d'une réaction chimique, on observe une variation dans les niveaux d'énergies des orbitales électroniques. C'est un réarrangement de ces niveaux d'énergies qui est significatif de la différence de masse 'avant après' la réaction observée dans une batterie ou un pile.

    Parler d'énergie potentielle semblable à un corps placé dans un champ de gravitation ne me semble pas pertinent car dans ce cas, le corps a une vitesse à l'arrivée qu'elle n'a pas au départ.

    Dans une réaction chimique, les énergies de formation se mesurent alors que les molécules ou les atomes sont au repos et à température ordinaire. Exactement comme dans une réaction nucléaire.
    On pourrait donner 2 exemples doubles de désintégrations pour se convaincre de la similitude frappante entre la perte de masse due aux changements de niveaux internes au noyau par rapport aux changement de niveaux des orbitales externes au noyau.

    Le premier concerne dans la réaction de désintégration parfaitement connue du Co60 et du Cs137.
    Le Co60 se transforme en Ni60 de 2 façons,
    1) un bêta- associé à un gamma de 1,173 MeV
    2) un bêta- associé à un gamma de 1,332 Mev
    La différence de masse est en bonne partie constituée de l'énergie emportée par le gamma; au total, on aboutit à une seule et unique masse du Ni60 et non à 2 masses. Le delta est de 2,8239 MeV.

    Dans le Césium 137, on observe aussi 2 réaction principales,
    1) un bêta- associé à un gamma de 0,662 MeV
    2) un bêta qui emporte toute l'énergie cinétique en trop.
    La différence de masse, là encore aboutit à un produit qui n'a qu'une masse connue : le baryum 137 avec un delta de masse de 1,176 MeV.

    Le deuxième couple de réactions nucléaires est encore plus significatif de la différence de masse uniquement due à une transition d'origine électromagnétique.
    C'est celle du Pb202 vers le Tl202 lui même vers le Hg202.
    Cette double désintégration par capture électronique d'un électron du cortège orbitale ne met rien d'autre en évidence que des variations sous forme de Rayons X ou Gamma à concurrence de 1,45 MeV, sans éjection de particules élémentaires.

    Ces deux cas montrent une émission électromagnétique comme seul agent responsable du changement de masse 'avant après' réaction.
    Accepter cela et le refuser comme processus dans une réaction chimique exothermique qui utilise les mêmes agents (les photons sans masse) n'a pas de cohérence théorique.
    D'ailleurs, dans le dernier cas de désintégration (Pb-Tl-Hg202), la double capture électronique se fait par absorption des électrons du cortège orbitale, qui entraînent aussi une série complexe de rayons X dues aux transitions des orbitales externes vers leurs nouveaux niveaux fondamentaux. Ici, c'est l'atome au complet qui ne change pas, y compris son cortège électronique.
    Peut-on envisager d'exclure ce bilan de la masse totale des produits finaux au repos ?
    Il me semble que non.
    Il parait alors évident que le réarrangement d'orbitales externes aux atomes entraînent le même résultat que les réarrangements de niveaux internes aux noyaux, qui eux mettent en évidence un delta de masse nettement mesurable. Ce qui reste conforme au principe d'équivalence masse énergie puisque "les parties associées aux énergies sortantes sont constantes."

    Si on refuse à l'énergie cinétique du photon le statut d'objet participant à la masse d'un corps, il faut aussi lui refuser ce droit dans les types de désintégrations nucléaires précitées. Il faudrait pour cela démontrer que les divers types de désintégrations qui aboutissent à un même isotope forment des objets de masses différentes. Vu la précision des mesures, ça ne semble pas être le cas.

    Que l'origine du processus de la masse totale d'une particule ne soit pas connue exactement ne permet nullement de conclure que les forces électromagnétiques en soit exclue pour partie. J'en veux pour preuve la nature de l'origine du delta de masse Proton Neutron. Cette différence est essentiellement d'origine électrique, le neutron ayant intégré un électron, il est de ce fait plus massif que son compère.

    Mon raisonnement est correct ou pas ?

    Pour ce qui est de la comparaison avec une masse placée à 10 km de la surface du sol, il n'est pas non plus évident que la masse de départ soit celle d'arrivée une fois refroidie. La masse en chute libre ayant subit une accélération est sensée émettre une onde gravitationnelle, sensée emporter une partie de l'énergie, donc de la masse du corps en question.
    L'electronique, c'est fantastique.

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