La chaleur est-elle de l'énergie ?

[stefjm]

belle blague...
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[phys4]

La seule difficulté potentielle est que cette notion ne respecte pas le sens commun de "chaleur" d'où des incompréhensions de discussion.

Un corps contient d'autant plus de chaleur que se température est plus élevée, ou s'il est à l'était liquide au lieu de l'état solide pour la même température.
Il serait bien de donner un exemple pour lequel le sens commun de chaleur ne correspond pas ?

[Sethy]

Je fais aussi.
Bac+1 en France, étudiant de 19 ans.

J'ai fait idem (toute mes heures) en Belgique niveau bac+1 mais spécialisation d'un bac technique en électromécanique

Bien, maintenant que nous savons que vous parlez la même langue.

Question pour stefjm : est-ce que l'approche de la physique classique t'empêche d'aborder la matière que tu donnes en classe ?

Question pour yvon : en quoi l'approche classique de la physique est un frein à l'abord de ces sujets ?

[stefjm]

Question pour stefjm : est-ce que l'approche de la physique classique t'empêche d'aborder la matière que tu donnes en classe ?

Je n'ai aucun problème. Il faut dire aussi que c'est moi qui fait le cours de physique et de commande de procédé automatique...

[invite577a1421]

"Un corps contient d'autant plus de chaleur"

Cela ressemble bien à l'incompréhension que j'évoquais. En thermodynamique, on n'écrit jamais çà.

En thermodynamique, la chaleur s'interprète suivant le même principe qu'un rayonnement. C'est une énergie en transit. D'ailleurs, au niveau terminologie, certains disent que le rayonnement est une forme de chaleur.

Dans le 1er principe, en négligeant les affaires de rayonnement, Q est plus exactement l'énergie en transit par conduction qui arrive au contact du corps étudié, disons A. La subtilité est que l'énergie transite uniquement parce que A en a besoin, donc nécessairement A va la transformer entièrement en énergie interne. Cette conservation totale est l'expression même du 1er principe sans travail.

Attention : pour le rayonnement, c'est plus compliqué. L'énergie de rayonnement transite même si A n'en veut pas. Dans le 1er principe, il faudrait donc nommer Q le surplus du rayonnement que A va transformer en énergie interne et non pas l'intégrale du rayonnement que A peut neutraliser dans certaines conditions.

[phys4]

"Un corps contient d'autant plus de chaleur"
Cela ressemble bien à l'incompréhension que j'évoquais. En thermodynamique, on n'écrit jamais çà.

Il ne faut pas essayer de m'apprendre ce qu'est la thermodynamique. C'est une science stabilisée depuis plus de cent ans, et je ne comprends pourquoi des personnes essaient de modifier son contenu.
Si vous avez des problèmes pour comprendre que la chaleur est tout simplement l'énergie thermique que contient un système, il faut expliciter ce qui vous gêne.

Depuis le début de cette discussion, il n'existe toujours aucune proposition qui montre que cette définition ne conviendrait plus.

[invite577a1421]

Après, vous pouvez appeler Q de la façon que vous voulez.
Le problème est alors de dire si dans le 1er principe, Q est une énergie. Réponse : oui, mais une énergie en transit.

Enfin, sans considérer le travail, le 1er principe est assez inutile. Il sert plus à définir Q à partir de mesures U1 et U2 car Q, on le voit, n'a pas une définition absolument triviale dans ce 1er principe.
Le 1er principe est beaucoup plus intéressant dans le fait qu'il explique une arrivée d'énergie venant de la mécanique, le travail.

[coussin]

Une énergie en transit ne veut rien dire.
En physique, on étudie les rayonnements, la convection ou la diffusion. Il se trouve que ces phénomènes transportent de l'énergie...

[phys4]

Après, vous pouvez appeler Q de la façon que vous voulez.
Le problème est alors de dire si dans le 1er principe, Q est une énergie. Réponse : oui, mais une énergie en transit.

Le premier principe dit seulement que l'énergie se conserve, il n'implique pas qu'elle soit en transit.

J'ai fini par comprendre aussi que vous mélangez hardiment rayonnement électromagnétique et chaleur, ce n'est pas un point de vue homogène avec les autres.
Un rayonnement infra-rouge donnera une impression de chaleur au sens commun : il suffit de comprendre que le rayonnement arrivant sur une surface se transforme en chaleur, donc l'impression de chaleur est normale.
Un transfert d'énergie par rayonnement doit se comprendre comme suit : un corps émet du rayonnement infra-rouge en transformant sa chaleur en rayonnement, ce rayonnement arrivant sur un objet se retransforme en chaleur.
Voyez vous un paradoxe quelque part?

[invite577a1421]

Les deux derniers messages ne sont que des désaccords de vocabulaire. Je pense que sur la physique tout le monde est d'accord et de toute façon il faut car c'est plutôt la base.

[yvon l]

Question pour yvon : en quoi l'approche classique de la physique est un frein à l'abord de ces sujets ?

D’abord résumé.
Le thème du fil, nous a amené à faire la distinction entre énergie et transfert énergétique, puis de parler de flux pour ces transferts lorsqu’on considère le volume d’un système contenant de l’énergie U (et de la matière) qui est traversée (à travers la surface du volume) par des flux d’énergie et de matière (les transferts. )
Dans ce modèle (et ce n’est qu’un modèle explicatif) Les flux énergétique sont soit de la chaleur, du travail, du rayonnement des transferts électriques (pour se limiter aux force gravitationnelle et électromagnétique).
L’énergie (et la matière) contenue dans le système est le résultat des flux entrant moins les flux sortant . Quand ces flux énergétique sont égaux, l’énergie U dans le système est constante.

Pour répondre à ta question, je te propose des exemples pour montrer le pouvoir explicatif du modèle. Ici on ne fait pas une étude dynamique du comportement du système car il faudrait déborder du thème de fil en introduisant l’entropie et l’information qui pilote cette dynamique.

1)
-le système est la terre et les flux énergétique qui «*traverse*» la terre .
-Le flux entrant est le rayonnement solaire
-Le flux sortant est le rayonnement du système (terre) dans l’univers
-En définissant la terre comme système on masque intentionnellement les transferts énergétiques interne.
- L’énergie interne de la terre sera constante quand les 2 flux sont égaux
- Les flux dépendent de la température moyenne du système (surtout le flux sortant).
- Donc l’équilibre entre les flux dépendra de cette température.
-Le flux sortant varie (entre autre ) suivant le contenu de l’atmosphère.
- donc en modifiant ce contenu on modifie la position d’équilibre, c’est-à-dire la température moyenne.

2) On s’en tient aux flux énergétique principaux
-le système est un végétal ( une carotte ou un arbre) ayant une énergie interne U
-Flux entrant rayonnement solaire
-flux sortant la chaleur.
- Au court du temps, le léger déséquilibre entre les 2 flux amène une augmentation de l’énergie interne de l’arbre (au fur et à mesure qu’il grandit )
- La nuit, le flux entrant est nul et le flux sortant continue en empruntant de l’énergie U au système
-Quand le système est morts ces flux ne sont plus exploités, et il reste dans le système de l’énergie chimique (de structure) exploitable.
-Cette énergie contenue dans le végétal mort (le déchet de la structure) peut être à son tour étudié avec le même modèle explicatif .
Pour l’arbre quand il constitue l’énergie qui va générer un flux (chaleur) lors de sa combustion
Pour la carotte, quand elle constitue le flux de matières (aliment) qui va augmenter l’énergie d’un système tel que le lapin.

[Sethy]

Ben désolé de te le dire Yvon, mais ce que tu expliques la assez maladroitement, ne contredit en rien la physique classique.

[invite577a1421]

Votre description porte sur la croissance biologique, qui n'est pas la plus triviale et la plus étudiée, mais à priori l'énergie se conserve pour être rationnel.
N'oubliez pas l'énergie interne des nutriments dans les flux principaux. Sans engrais, est-ce que la croissance biologique a lieu ? Non.

A l'ordre zéro, à l'échelle de la journée, vous pouvez négliger les nutriments, mais vous devez aussi négliger la croissance et là vous devez calculer des flux parfaitement équilibrés : aucune augmentation nette de l'énergie interne.

[yvon l]

[QUOTE=Sethy;6273316]Ben désolé de te le dire Yvon, mais ce que tu expliques la assez maladroitement, ne contredit en rien la physique classique.[/QUOTE
]Ben J'espère bien.
Si tu as bien lu, c'est simplement un mode explicatif.
Bref ne pas confondre le fond et la forme (C'est la forme qui est l'objet de mes critiques).
Comment ferais⁻tu cela adroitement ?
Tu as le droit pour cela au même nombre de mots. Je pourrai alors voir par comparaison si ta critique est justifiée (imagine que tu parles de ces 2 points dans une conférence).

[yvon l]

Votre description porte sur la croissance biologique, qui n'est pas la plus triviale et la plus étudiée, mais à priori l'énergie se conserve pour être rationnel.
N'oubliez pas l'énergie interne des nutriments dans les flux principaux. Sans engrais, est-ce que la croissance biologique a lieu ? Non.

A l'ordre zéro, à l'échelle de la journée, vous pouvez négliger les nutriments, mais vous devez aussi négliger la croissance et là vous devez calculer des flux parfaitement équilibrés : aucune augmentation nette de l'énergie interne.

J'ai bien souligné que je parlais des flux énergétiques principaux. Pas des flux de matières proprement dit (sauf s'ils sont porteurs d'énergie (la carotte mangée).
Si j'avais parlé des flux principaux de matières, dans le cas de l'arbre, j'aurais parlé de CO² dans le flux entrant, de O² dans le flux sortant et de carbone retenu par le système. (on pourrait pu aussi inclure l'eau et les nutriments).
Pour ta remarque finale, j'ai bien signalé que le système des flux est légèrement déséquilibré, donc augmentation de l’énergie interne.
Le rôle des nutriment est essentiel, mais n'apporte rien ici au débat énergétique (mais c'est bien de le signaler)
Dans une conférence j'avais chiffré tout cela. D’une part le flux/m2 d'énergie rayonnante qui "alimente" le végétal rapporté à une journée pour connaître l'énergie totale qui "traverse" le végétal pendant sa vie et d'autre part la partie de l'énergie interne accumulée par le système et exploitable en aval comme carburant ou aliment)
Voir support de cette conférence:
https://prezi.com/7lp2cfaiq570/energ...tm_medium=copy

[Sethy]

[QUOTE=yvon l;6273404]

Ben désolé de te le dire Yvon, mais ce que tu expliques la assez maladroitement, ne contredit en rien la physique classique.[/QUOTE
]Ben J'espère bien.
Si tu as bien lu, c'est simplement un mode explicatif.
Bref ne pas confondre le fond et la forme (C'est la forme qui est l'objet de mes critiques).
Comment ferais⁻tu cela adroitement ?
Tu as le droit pour cela au même nombre de mots. Je pourrai alors voir par comparaison si ta critique est justifiée (imagine que tu parles de ces 2 points dans une conférence).

J'aurais pris l'image d'un évier avec un bouchon qui n'est pas totalement étanche. Pendant la journée, le soleil "rempli" l'évier, qui se vide d'autant plus vite que le niveau est haut. Résultat, le niveau de l'eau varie dans l'évier ( = température) et la terre rayonne d'autant plus que sa t° est élevée (comme l'évier qui fuit d'autant plus que le niveau d'eau est haut).

Mais bon, ce n'est pas vraiment une réponse à la question qui était en quoi l'approche physique ne te convient-elle pas.

[yvon l]

J'aurais pris l'image d'un évier avec un bouchon qui n'est pas totalement étanche. Pendant la journée, le soleil "rempli" l'évier, qui se vide d'autant plus vite que le niveau est haut. Résultat, le niveau de l'eau varie dans l'évier ( = température) et la terre rayonne d'autant plus que sa t° est élevée (comme l'évier qui fuit d'autant plus que le niveau d'eau est haut).

Oui, ici tu bottes en touche . Je ne te demande pas de faire une analogie (une analogie peut être contestée. Et ici plus que contestable). Pas facile hein.

[yvon l]

Un exemle pour montrer la différence entre flux énergétique et énergie.
(pour une démonstration rigoureuse voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%...lux-divergence )
Considérons un système constitué d’un volume vide en forme de tube qui subit un transfert rayonnant . Le flux normal traversant la surface S d’un côté du tube à une puissance P= S.Ph,, Ph étant la densité de flux (J/(s m²) . Le flux sort de l’autre côté du tube qui à une longueur L met un temps de t= L/e , (e= vitesse de la lumière) pour ressortir.
Le système (le tube) contient donc une énergie de U=P.t = S. Ph. L/e
→ U= V.Ph/e. Avec V le volume du système tube.
U est ici l’énergie totale dans le système (pas à une constante près. Donc compatible à la définition d’un transfert.
Par exemple si le tube à une section de 1m² et une longueur, de 300000Km, il contient une énergie égale à la puissance du flux.
Dans le cas d’un tel transfert, l’évacuation de l’énergie contenue dans le transfert est simple. Il suffit de couper le flux entrant , et attendre un temps D/e.
Par contre pour d’autre types de flux, cette évacuation est souvent un problème.
Par exemple pour évacuer l’énergie électrique d’un circuit courant continu (1/2Li²+1/2CU²) contenue dans un flux électrique de puissance P=UI est d’autant plus problématique que L et C sont important ( Ce sont les contact de l’interrupteur qui encaisse l’ énergie 1/2LI²)

Petite question pour physicien:
Que devient l’énergie dans le tube ci-dessus pour un observateur ayant une vitesse relative par rapport au système proche de e ??

[Sethy]

Oui, ici tu bottes en touche . Je ne te demande pas de faire une analogie (une analogie peut être contestée. Et ici plus que contestable). Pas facile hein.

La réponse est que je ne me lancerais pas dans un exposé aussi complexe face à un public de non connaisseur sans utiliser l'analogie.

Ca ne sert à rien d'être à "demi-complet". Soit tu t'adresses à des néophytes et tu prends des analogies simples, soit tu t'adresses à des gens plus à même de comprendre et ils trouveront tes explications incomplètes. Voici comment j'expliquerais ça à des personnes ayant un minimum de notions de math :



Où c* et m* sont les masses et les chaleurs massiques apparentes de la Terre et où f(Température) est une fonction de la t° (voir par exemple la loi de Stefan-Boltzman que je multiplierais par la surface pour obtenir des Watts).

Lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Stefan-Boltzmann

[Sethy]

Petite question pour physicien:
Que devient l’énergie dans le tube ci-dessus pour un observateur ayant une vitesse relative par rapport au système proche de e ??

Je vais laisser les physiciens qui s'y connaissent en relativité répondre à cette question.

[yvon l]

La réponse est que je ne me lancerais pas dans un exposé aussi complexe face à un public de non connaisseur sans utiliser l'analogie.

Ca ne sert à rien d'être à "demi-complet". Soit tu t'adresses à des néophytes et tu prends des analogies simples, soit tu t'adresses à des gens plus à même de comprendre et ils trouveront tes explications incomplètes. Voici comment j'expliquerais ça à des personnes ayant un minimum de notions de math :



Où c* et m* sont les masses et les chaleurs massiques apparentes de la Terre et où f(Température) est une fonction de la t° (voir par exemple la loi de Stefan-Boltzman que je multiplierais par la surface pour obtenir des Watts).

Lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Stefan-Boltzmann

aie aie aie
Pour ma part je l'ai fait.

[Sethy]

aie aie aie
Pour ma part je l'ai fait.

Mais bon, encore une fois, où est la limite de la vision classique de la physique. C'est ça que je ne comprends pas.

Si tu veux faire apparaitre les flux thermiques dans mes équations, tu divises les deux premières par dt et tu obtiens les flux thermiques entrants et sortants. Mais alors il faut intégrer pour retrouver les conservations.

[phys4]

Petite question pour physicien:
Que devient l’énergie dans le tube ci-dessus pour un observateur ayant une vitesse relative par rapport au système proche de e ??

Petit exercice : je prends un observateur qui se déplace dans le sens du flux à une vitesse v,
le tube a toujours une section de 1m2, car les dimensions transversales sont inchangées, la puissance est réduite dans le rapport Doppler :

La longueur du tube qui appartient au système fixe est réduite de l'inverse du rapport de Lorentz donc l'énergie à l'intérieur du tube devient :


Il est amusant de voir qu'une personne qui ferait un calcul simpliste pour une petite vitesse v trouverait une énergie égale à la diminution relative de trajet effectué

[yvon l]

Mais bon, encore une fois, où est la limite de la vision classique de la physique. C'est ça que je ne comprends pas.

Si tu veux faire apparaitre les flux thermiques dans mes équations, tu divises les deux premières par dt et tu obtiens les flux thermiques entrants et sortants. Mais alors il faut intégrer pour retrouver les conservations.

Je vois que tu n'a pas compris. Prends le temps de bien lire.

[yvon l]

(..)


Il est amusant de voir qu'une personne qui ferait un calcul simpliste pour une petite vitesse v trouverait une énergie égale à la diminution relative de trajet effectué

Merci beaucoup. je pense que tu as voulu écrire U'/U (au lieu de U')
Ok pour la contraction des longueur, mais qu'en est il de la dilatation du temps ?

[phys4]

La contraction du temps est incluse dans l'effet Doppler, il ne faut la rajouter.
C'était bien U'/U le terme calculé.

[invite577a1421]

J'ai bien souligné que je parlais des flux énergétiques principaux.

Votre déséquilibre a lieu à la même échelle que le flux que vous prétendez inutile. Si vous supprimez ce flux, vous perdez votre déséquilibre.

[invite577a1421]

Ceci dit, pour revenir au principal, votre paragraphe est probablement bon, mais je ne suis pas de comprendre il sert à quoi.
La physique sait en effet parler en terme d'énergie. Il suffit d'appliquer les bons opérateurs à n'importe quelle équation physique et on trouve une signification énergétique, que ce soit en Joules ou en W ou en W/m2. Il n'y a pas de surprise.

[Sethy]

Je vois que tu n'a pas compris. Prends le temps de bien lire.

En tout cas, j'ai fait une petite simulation en Excel, basée sur une puissance du rayonnement variant sinusoidalement entre 6h du matin et 6h du soir (courbe orange, axe de droite en Joules), et en m'arrangeant pour que la quantité de chaleur rayonnée soit exactement égale à cet apport.

Et j'obtiens une variation de température circadienne (courbe bleue, axe de gauche en Kelvin), parfaitement "logique".

[yvon l]

La contraction du temps est incluse dans l'effet Doppler, il ne faut la rajouter.
C'était bien U'/U le terme calculé.

Merci beaucoup