Répondre à la discussion
Affichage des résultats 1 à 16 sur 16

Compression et chaleur



  1. #1
    Galaxix

    Compression et chaleur


    ------

    Bonjour,

    on sait tous que lorsque l'on comprime quelque chose (gazs,...), il s’échauffe.

    Mais, lorsqu'un gaz est chauffé, il prend du volume, car les molécules sont plus agitée (=chaleur). Mais pourtant, lorsque l'on comprime de l'air, il chauffe. Pourquoi ? Pourtant les molécules s'agitent moins. Pourriez-vous m'expliquer ce qui se passe au niveau atomique ?


    Merci.

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    RuBisCO

    Re : Compression et chaleur

    Bonjour,

    Une compression fait diminuer le volume, on fournit du travail au gaz, l'énergie interne augmente et la température de même. Quand on chauffe le gaz, on lui fournit de l'énergie en trop, le gaz va tenter de diminuer son énergie interne qui augmente soudainement : il va alors faire se dilater.
    "La vraie science est une ignorance qui se sait." (Montaigne)

  4. #3
    obi76

    Re : Compression et chaleur

    Bonjour

    une petite animation pour se faire une idee http://www.ostralo.net/3_animations/swf/gaz.swf
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  5. #4
    Galaxix

    Re : Compression et chaleur

    merci pour vos réponses, mais pour moi ça reste flou.

    Rubisco: donc quand on le comprime, il fait "partir" son énergie en trop sous forme de chaleur. Mais au niveau atomique, que se passe-t-il ?

    obi76: merci pour l'animation. Mais ça n'explique pas vraiment pourquoi quand on comprime, cela chauffe. que se passe-t-il au niveau de l'atome, des interactions entre eux ?

  6. #5
    RuBisCO

    Re : Compression et chaleur

    La définition de la température thermodynamique pour un gaz parfait est donnée par l'énergie cinétique moyenne des molécules constituants le gaz :


    L'agitation des molécules définit donc la température, et non pas la chaleur, je rectifie cette petite maladresse. Cette énergie cinétique est l'un des termes de l'énergie interne du système.
    "La vraie science est une ignorance qui se sait." (Montaigne)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Galaxix

    Re : Compression et chaleur

    oui, l'agitation définit la température.

    Je peux paraitre insistant, désolé. La température augmente si l'agitation augmente. si on comprime un gaz, les molécules ne vont pas aller "plus vite", mais heurter plus de molécules.

    Pour qu'elles aillent plus vite (et donc que la température augmente), il faudrait que le temps de collision entre les molécules reste constant, alors que la distance diminue. Ou alors c'est moi qui ne comprend pas.

    En calcul: V = d/t
    d= distance entre les molécules
    t= temps entre chaque collision

    Normalement: si d diminue (car compression), t diminue aussi.

    Alors que pour que v augmente: si d diminue, t devrait rester constant ou augmenter.


    Pour résumer: pourquoi la vitesse d'agitation des molécules augmente quand elles sont comprimées ?

  9. Publicité
  10. #7
    RuBisCO

    Re : Compression et chaleur

    Cela me dérange pas du tout, pose toutes tes questions et ce sera d'autant plus clair à la fin.

    Faisons l'analogie avec la paroi. Que va-t-il se passer si on augmente le nombre de chocs sur la paroi du récipient ? Les molécules composant le récipient va alors vibrer plus vite sous les coups, et donc augmenter en température. De même, lorsque tu pousses le piston, les molécules a proximité vont recevoir un surplus d'énergie, qu'elles vont transmettre à leurs voisines et augmenter peu à peu la vitesse moyenne.
    "La vraie science est une ignorance qui se sait." (Montaigne)

  11. #8
    obi76

    Re : Compression et chaleur

    Je vois où veut en venir Galaxix et effectivement, c'est pas bête du tout.

    je vais le formuler de la manière dont je le vois :

    Si on prend les gaz parfaits on a PV = nRT. Si on comprime et que c'est isotherme, la vitesse moyenne des molécules ne bouge pas : PV est constant : si on diminue V, P augmente (dépendant de la fréquence des collisions sur les bords).

    OK.

    Maintenant, on compresse de manière "normale", I.E. non isotherme. Bon, on diminue V, P augmente d'accord, mais par quel miracle la vitesse moyenne des molécules augmenterraient ??
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  12. #9
    LPFR

    Re : Compression et chaleur

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    J...
    Maintenant, on compresse de manière "normale", I.E. non isotherme. Bon, on diminue V, P augmente d'accord, mais par quel miracle la vitesse moyenne des molécules augmenterraient ??
    Bonjour.
    Je me souviens d'avoir fait le calcul (simplifié) quand j'étais étudiant (car le prof avait dit que ça ne marchait pas).
    Ça marche comme le rebondissement des balles de tennis sur la raquette.
    On prend un cylindre avec un piston. Pour comprimer le gaz il faut donner de la vitesse au piston. Cette vitesse augmente celle des molécules qui rebondissent sur le piston. Si on fait le calcul, on constate que cette augmentation de vitesse de molécules ne dépend pas de la durée de la compression (et de la vitesse du piston), mais uniquement le la compression obtenue.
    C'est surprenant intuitivement, car le piston avance très lentement par rapport aux molécules.
    Au revoir.

  13. #10
    Galaxix

    Re : Compression et chaleur

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    Maintenant, on compresse de manière "normale", I.E. non isotherme. Bon, on diminue V, P augmente d'accord, mais par quel miracle la vitesse moyenne des molécules augmenterraient ??
    c'est ce que je veux dire.

    LPFR, d'accord. Si j'ai compris: prenons une raquette et une balle. La raquette est le piston et la balle la molécule.
    Si la raquette ne bouge pas, la balle va repartir a la même vitesse qu'elle est arrivée (on enlève les frottements). Par contre si la raquette (piston) avance, et que l'on frappe la balle, elle repart plus vite. c'est cela que tu veux dire ? Et c'est pour cela que c'est un peu contre-intuitif.

  14. #11
    LPFR

    Re : Compression et chaleur

    Bonjour.
    Oui. C'est bien cela.
    Ce que je trouve contre-intuitif (pour mon intuition) est que la faible vitesse du piston modifie notablement la vitesse des particules. Et d'autre part, que la modification finale ne dépende que de la distance parcourue par le piston et non de la vitesse à laquelle elle a été parcourue.
    Mais cela veut probablement dire seulement que mon intuition n'est pas très bonne.
    Au revoir.

  15. #12
    obi76

    Re : Compression et chaleur

    D'accord, c'est ce que j'avais pensé au début mais intuitivement vu les vitesses mises en jeu, j'avais écarté cette hypothèse... Comme quoi l'intuition par moment, c'est traître

    Merci
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  16. Publicité
  17. #13
    Gilgamesh

    Re : Compression et chaleur

    Hello,

    c'est une question qui m'a bien turlupinée concernant la relation entre la température et l'expansion de l'univers. Dans le cas d'une enceinte mobile, on a bien une force qui travaille et on peut donc expliquer la variation d'énergie interne du gaz et donc la diminution de la température. Mais dans le cas d'un univers en expansion ?

    Finalement je crois que la réponse c'est que c'est la fraction 'relativiste' du contenu de l'univers (dans l'expression de l'énergie relativiste E2=m2c4+p2c2, il faut que le terme (pc)2 domine) qui "encaisse" l'expansion par l'effet de courbure temporelle qui diminue la fréquence de la radiation et provoque le redshift. Et s'il existe une fraction non relativiste, tant qu'elle reste couplée à la fraction relativiste elle en équilibre thermodynamique avec elle, et refroidit avec elle : elle va communiquer sa chaleur à des photons qui vont ensuite "refroidir", cad redshifter, et c'est comme si on ouvrait la fenêtre dans une pièce surchauffée.

    Explication que j'expose sans garantie du gouvernement, est ce que le raisonnement vous semble correct ?
    Parcours Etranges

  18. #14
    LPFR

    Re : Compression et chaleur

    Bonjour Gilgamesh.
    Et les forces gravitationnelles, une fois que le BigBang s'est arrêté d'être un trou noir ?
    (Je veux dire, quand les lois actuelles de la physique commencèrent à être valables).
    Cordialement,

  19. #15
    mariposa

    Re : Compression et chaleur

    bonjour,

    Je vous proposes quelques explications simples:

    L'énergie interne d'un gaz parfait s'écrit:

    U = 1/2. n.m.<v2>

    ou n est le nombre de molécules.

    Ce qui définit la température

    U= 3/2.n.kT


    On note que si on diminue le volume l'énergie interne ne change pas, ainsi que la température.

    Donc la compression d'un gaz parfait ne change pas la température.


    Pour un gaz réel on a:

    U= 1/2.n.m.w<v2> - V(<R>)

    Ou <R> représente la distance moyenne entre molécules.

    En comprimant le gaz (diminution de volume) on diminue <R> ce qui augmente l'énergie potentiel (au sens algébrique) et donc L'énergie interne U et donc la température T et donc <v2> ce constitue la réaction de pression interne à la pression externe. Le travail des forces de pression se transforme en énergie interne.


    Pour un gaz réel la température augmente avec la compression. Inversement la détente d'un gaz réelle diminue la température en éloignant les molécules. L'énergie potentielle est prise sur l'énergie cinétique.

  20. #16
    Gilgamesh

    Re : Compression et chaleur

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour Gilgamesh.
    Et les forces gravitationnelles, une fois que le BigBang s'est arrêté d'être un trou noir ?
    (Je veux dire, quand les lois actuelles de la physique commencèrent à être valables).
    Cordialement,
    Bonjour LPFR,

    dans un cadre newtonien avec une boule de gaz en expansion ça doit parfaitement fonctionner parce que le gaz se déplace à longue distance et affronte un gradient de gravité, oui, mais dans le cadre de la Relativité Générale les particules ne bougent pas (à longue distance), elles ne font qu'osciller thermiquement sur place, et il n'y a pas de gradient de gravité (la densité est la même partout en première approx et on doit pouvoir considérer que le gaz s'étend à l'infini sans que ça change les conclusions) c'est pour ça que je ne vois pas contre quelle force la pression du gaz travaille.
    Parcours Etranges

Sur le même thème :

Discussions similaires

  1. Débit de chaleur, puissance, pertes de chaleur & Co.
    Par Kanabeach1704 dans le forum Chimie
    Réponses: 1
    Dernier message: 15/02/2018, 21h58
  2. Compression de l'air
    Par zarakigtx dans le forum Physique
    Réponses: 23
    Dernier message: 21/03/2015, 19h00
  3. compression DCT
    Par 1google dans le forum Programmation et langages, Algorithmique
    Réponses: 0
    Dernier message: 23/04/2011, 13h29
  4. Compression d'un gaz
    Par merou dans le forum Physique
    Réponses: 3
    Dernier message: 23/11/2006, 22h14