Bonjour voici mes deux questions :
1 : Lors des liaisons des atomes, pour former une molécule, les électrons liants sont-ils toujours en rotation autour de l'atomes ou figés, liés avec l'autre atome ? ou toujours en rotation autour l'atome d'origine ? ou en forme de 8 parcourant les deux atomes liés ?
2 : au zéro absolu les électrons continuent-ils a tourner autour des atomes ? peuvent-ils d'ailleurs s'arrêter ? dans ce cas que se passerait-il ?
Merci à tous.
Bonjour,
Comme les électrons ne tournent pas, vos questions n'ont pas de sens.
Pour rappel, on a abandonné le modèle planétaire de l'atome vers 1915...
Les électrons dans un atome sont décrits par une fonction d'onde, caractérisée par des nombres quantiques, qui correspondent à l'énergie, le moment cinétique, la projection de ce moment cinétique et le spin.
Dans un système comportant plusieurs électrons, il faut tenir compte du principe de Pauli. Les électrons étant des fermions, on peut peut pas en trouver deux dans le même étant quantique. Donc même au zéro absolu, dans un atome à plusieurs électrons, il y a des électrons occupants des niveau d'énergie supérieurs au niveau le plus bas possible
Not only is it not right, it's not even wrong!
Bonjour,
Pour le point 1 : quand des atomes sont assemblés (molécule ou cristal) les électrons de la couche la plus externe sont mis en communs entre tous les atomes, c'est d'autant plus déroutant dans le cas des cristaux car les dimensions sont largement au-delà de l'échelle quantique. Voir couche de valence : https://fr.wikipedia.org/wiki/Couche_de_valence
Pour le point 2 : le zéro absolu n'est pas atteignable, car il implique une énergie nulle, ce qui n'est pas possible selon la physique quantique.
Pour le point sur le modèle planétaire et les électrons qui tournent, il a bien été abandonné il y a plus de 100 ans, mais cette image fausse persiste fortement, si on cherche une image d'atome on en trouve comme ci-dessous, qui induis bien erreur :
atome.jpeg
Cela fait longtemps que je pense que genre d'image ne devrais plus exister et devrais être remplacer par les orbitales, qui montre mieux l'aspect quantique :
290px-Hydrogen_Density_Plots.png
Dernière modification par doul11 ; 29/12/2018 à 13h46.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Merci pour votre réponse, la notion d'onde est plus claire pour moi car l'idée d'une orbite se heurte à des histoires de logistique... désolé pour le retard .. de 100 ans ....
Envoyé par doul11
Merci beaucoup Doul11, c'est exactement ce qui s'est passé pour moi. Recherches sur internet ; les images, les vidéos... et pour finir ... l'incompréhension...
C'est incroyable le nombre de vidéo même datant de quelques années, qui montrent cette orbite et cette organisation d'électrons en système solaire.
J'étais tombé sur ta deuxième photo et elle ne me disait rien, mais maintenant avec l'explication d'ondes je comprends très bien.
Concernant le zéro absolu il n'existe donc pas. Concernant une énergie nulle, peut être cela pourrait se rapprocher de l'anti matière ou quelque chose dans ce domaine ? mais étant très novice je peux dire encore une grosse bétise.
Et que deviendrait de l'eau à une température très proche du zéro absolu ? changerait elle d'état ou resterait elle glace comme à -5°C ?
Merci encore.
Il est beaucoup moins faux de considérer l'électron comme un petit paquet d'onde piégé dans une boite (en fait un puits de potentiel formé par le noyau de l'atome). Dans sa boite l'énergie de l’électron ne peut prendre que certaines valeurs précises (qualifiée de discrète), la plus basse n'est pas zéro. C'est l'oscillateur harmonique quantique.
On peut tendre vers le zéro absolu, mais pas l’atteindre, pour la technique voir par exemple le refroidissement d'atomes par laser. Par contre rien a voir avec l'antimatière, dont la caractéristique principale est d'avoir une charge électrique de signe inverse par rapport a la matière. La mise en contact matière-antimatière libère beaucoup d'énergie.Concernant le zéro absolu il n'existe donc pas. Concernant une énergie nulle, peut être cela pourrait se rapprocher de l'anti matière ou quelque chose dans ce domaine ? mais étant très novice je peux dire encore une grosse bétise.
Elle reste glace, il n'y a pas d'état de plus basse énergie que la phase solide. Par contre il existe plusieurs formes de glace. l'hélium a très basse température devient un liquide superfluide au propriétés très curieuses !Et que deviendrait de l'eau à une température très proche du zéro absolu ? changerait elle d'état ou resterait elle glace comme à -5°C ?
Dernière modification par doul11 ; 29/12/2018 à 18h21.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Bonjour,
Pouvez-vous développer ce point, qui est tout sauf évident pour moi ? Sauf si vous reliez directement température et énergie.
Merci.
Dernière modification par albanxiii ; 30/12/2018 à 06h25.
Not only is it not right, it's not even wrong!
J'insiste sur ce point : les énergies de base des électrons ne sont pas pris en compte dans la chaleur, c'est seulement l'énergie interne disponible qui doit être comptée. Donc la température n'inclut pas ces niveaux de base.
La mécanique quantique n'interdit pas d'atteindre le zéro absolu, c'est seulement une impossibilité technique.
Les records de basse température atteignentK
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour Alban,
Je reconnais que la formulation c'est pas très heureuse, au début je voulais écrire "le zéro absolu n'est pas atteignable, car il implique aucun mouvement", en rapport avec l'indétermination position/quantité de mouvement, mais expliquant plus haut que l'électron ne tourne pas j'ai préféré ne pas parler de mouvement et changer pour énergie.
Dans le cas de l’oscillateur harmonique quantique ça vient directement, puisque le niveau le plus bas n'est pas nul. Il y a plusieurs définitions de la température, en physique statistique elle est relié a l'énergie cinétique des composants microscopiques. Une image que j'aime bien sur les différents mode de vibrations d'une molécule : https://en.wikipedia.org/wiki/Molecu...r_illustration
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Et encorehttps://www.nature.com/news/quantum-...e-zero-1.12146
Merci pour votre réponse et les précisions.
J'allais vous proposer un gaz d'électrons dans un solide, et de mettre en parallèle le remplissage des bandes d'énergie avec la distribution de Fermi-Dirac. Tout dépend en effet de la définition
Not only is it not right, it's not even wrong!
Bonjour phys4,
Je ne comprends pas du tout et je ne me mouille pas trop en disant qu'en physique quantique c'est rarement une limite technique qui pose problème !J'insiste sur ce point : les énergies de base des électrons ne sont pas pris en compte dans la chaleur, c'est seulement l'énergie interne disponible qui doit être comptée. Donc la température n'inclut pas ces niveaux de base.
La mécanique quantique n'interdit pas d'atteindre le zéro absolu, c'est seulement une impossibilité technique.
Les records de basse température atteignent
De https://en.wikipedia.org/wiki/Absolute_zeroThe laws of thermodynamics indicate that absolute zero cannot be reached using only thermodynamic means, because the temperature of the substance being cooled approaches the temperature of the cooling agent asymptotically,[4] and a system at absolute zero still possesses quantum mechanical zero-point energy, the energy of its ground state at absolute zero. The kinetic energy of the ground state cannot be removed.
A température très basse les électrons ne peuvent pas ce tasser dans le plus bas niveau, a cause de l'exclusion de Pauli, et ceux c'en haut ne peuvent pas avoir une énergie cinétique nulle comme dit plus haut. Donc pas de zéro absolu ?
Ou encore on peut voir cette courbe : dont l'axe vertical est une asymptote.
https://en.wikipedia.org/wiki/Equipa...uantum_effects
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
bonjour pm42,
C'est une autre définition de la température, celle qui est justement évoquée par Alban, c'est le remplissage des bandes d'énergie, une température absolue négative c'est quand les niveau d'en haut sont plus peuplés que ceux d'en bas, c'est typiquement le cas du pompage dans les laser donnant une inversion de population : https://en.wikipedia.org/wiki/Population_inversion
Cela ne change pas le problème du zéro.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Quand quelqu'un met un clin d'oeil, on peut le prendre en compte.
Les niveaux quantiques minimaux ne doivent pas être comptés dans la température tout simplement.
Le niveau théorique du zéro absolu correspond à la répartition des électrons sur les plus petits niveaux disponibles, mais pas sur un seul niveau.
Les niveaux électroniques n’empêchent pas d'atteindre le zéro, car ils sont d'énergie importante et il faut assez d'énergie pour leur faire quitter leur niveau de base.
Ce sont les petites marches qui gênent pour atteindre le zéro, comme le paramagnétisme nucléaire, les niveaux sont si petits qu'il suffit d'une vibration, d'un léger bruit pour leur faire quitter le zéro.
Comprendre c'est être capable de faire.
Mais alors c'est une limitation théorique ou technique ? Cela peu être du a l'interaction avec le vide quantique ?
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
C'est uniquement technique, plus l'on met de gros moyens, plus il est possible de descendre.
Comprendre c'est être capable de faire.
Salut,
Une autre manière de le dire :
on peut facilement s'arranger pour qu'une molécule soit dans son état de base. Et on peut le faire pour plusieurs comme avec les condensats de Bose-Einstein.
Et plus on met de gros moyen plus on peut avoir d'atomes. Ceci dit, pour le 0K parfait, je crois qu'on ne dépasse pas quelques milliers d'atomes (à vérifier) mais c'est suffisant pour parler statistique et donc température.
La question a été répondue mais pour le fun :
- la température (de surface) d'une naine blanche peut atteindre 100000 K
- d'un point de vue thermodynamique on peut considérer qu'une naine blanche est.... au zéro absolu !!!!! (ça simplifie les calculs
Ceci est dû au fait que c'est une matière dégénérée (voir wikipedia par exemple).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Oui mais des lecteurs peuvent ne pas comprendre, moi le premier je n'avais pas compris. Etant sur un forum de physique je trouve bien de toujours donner au moins une petite explication théorique assortie d'un exemple pratique ou expérimental.
Descendre jusqu’où ? C'est ça la question. Le vide quantique fait une levée de dégénérescence (Lamb shift) on est donc plus dans le "groud state" et je ne vois pas ce que l'on peut faire pour contrebalancer ceci. Ou dans le cas des solide il faut un cristal parfait, sans quoi le "groud state" n'est pas unique, difficile a réaliser en pratique. J'ai bien compris que l'on s'arrange la sauce en disant zéro absolu=groud state, mais dans les deux cas que je cite ça coince un peu quand même.
Dernière modification par doul11 ; 30/12/2018 à 13h14.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Il y a beaucoup de confusion dans ce fil...
Avant de continuer, mettez vous d'accord de quoi on parle : une molécule unique, un gaz, un solide ?
Pour une molécule unique, la température n'a pas de sens. Néanmoins, cette molécule peut être en équilibre thermodynamique avec un rayonnement EM ambiant. Dans ce sens, et dans ce sens seulement, on peut parler d'une température pour une molécule unique qui se traduit alors en la population de ses niveaux rovibroniques. Par exemple, en analysant les spectres des molécules d'hydrogène d'origine astrophysique, on voit que ses populations d'états rotationnels sont compatibles avec une température de 2.7K, le CMB.
Pour un gaz, c'est Maxwell-Boltzmann. La température est directement liée à la distribution des vitesses des centres de masse des molécules. Dans ce sens, il n'est fait aucune allusion aux états internes des molécules (états rovibroniques), seulement des états dits externes (mouvement du centre de masse).
Pour un solide, la température est définie par la population de phonons. C'est, en fait, la même chose que pour un gaz. La différence étant que pour un gaz, les degrés de libertés externes sont libres (translations) alors que dans un solide, les degrés de libertés externes sont liés (phonons). Ici aussi, il n'est fait aucune allusion aux états internes des atomes ou molécules composant le solide. Dans le domaine de l'optomécanique, on arrive à "refroidir" des résonateurs mesoscopiques tels qu'ils ont quelques 0.3 phonons en moyenne.
Je reviens sur la cas des gaz d'atomes froids auxquels les températures de quelques nanoK s'appliquent : ce gaz est en fait piégé dans un piège optique. Dans ce sens, les degrés de libertés de translations ne sont pas libres mais correspondent aux états du piège. La température est alors la population des états du piège. Si tout le monde est dans l'état fondamental du piège, ce serait le 0K pour des bosons. Pour des fermions, on a aussi un 0K mais tout le monde ne peut pas être dans l'état fondamental.
Merci coussin pour ces explications.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Merci beaucoup à tous pour vos explications.
