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Lien entre énergie cinétique microscopie et énergie élastique



  1. #1
    Rutebeuf

    Question Lien entre énergie cinétique microscopie et énergie élastique


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    Bonjour à toutes et à tous,

    Je me pose une question concernant le lien intime qui existe entre l'énergie potentielle élastique (pression x volume) et l'énergie cinétique totale microscopique (translation + rotation + oscillation des molécules) contenue dans un matériau donné (gaz, liquide, solide).

    Nous savons que la valeur de l'énergie potentielle élastique est une proportion de l'énergie cinétique totale. Dans le cas particulier d'un gaz parfait monoatomique l'énergie potentielle élastique (pV) vaut les 2/3 de l'énergie cinétique de translation des molécules (3 étant les 3 degrés de liberté pour la translation). Pour un gaz diatomique à température suffisante, les rotations et oscillations des molécules apparaissent et augmentent ainsi l'énergie cinétique totale des molécules, ce qui porte l'énergie potentielle élastique (pV) aux 2/7 de l'énergie cinétique. Ceci étant dit, je me demandais ce que représentait, physiquement, le solde de l'énergie cinétique non convertissable en énergie potentielle ? Solde qui est d’ailleurs d'autant plus important que la température augmente. Autrement dit, pourquoi est-ce que toute l'énergie cinétique n'est pas convertissable en énergie potentielle. Je soupçonne qu'il doit exister des forces non conservatives qui affectent ce bilan énergétique, mais lesquelles ? J'aimerai une réponse centrée sur le sens physique sans pour autant développer son aspect mathématique. Merci à ceux pour pourront m'éclairer sur ce sujet.

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  2. #2
    phys4

    Re : Lien entre énergie cinétique microscopie et énergie élastique

    Citation Envoyé par Rutebeuf Voir le message
    Autrement dit, pourquoi est-ce que toute l'énergie cinétique n'est pas convertissable en énergie potentielle. Je soupçonne qu'il doit exister des forces non conservatives qui affectent ce bilan énergétique, mais lesquelles ?
    Les divers mouvement moléculaires suivent des lois statistiques, l'impulsion moyenne du milieu est nulle, donc l'énergie n'est pas directement récupérable au sens macroscopique.
    Les échanges d'énergie suivent une loi d'équipartition : l'énergie moyenne de chaque degré de liberté tend vers l'égalisation.
    Vous pouvez donc donc transférer de l'énergie d'un milieu vers une autre par échange entre les mouvements microscopiques, dans la limite de l'équipartition de l'énergie moyenne.
    Ensuite vous pouvez imaginer des dispositifs pour récupérer une partie de l'énergie.
    Quand vous aurez fait tout cela, vous aurez redécouvert les lois de la thermodynamique.

    Au revoir.
    Comprendre c'est être capable de faire.

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