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Violation de la conservation de l'énergie




  1. #1
    melpi55

    Violation de la conservation de l'énergie

    Bonjour,

    soit un morceau de matière (par exemple un cube de cuivre de 1 m de côté) qui est à une température de 20°C.

    Supposons que nous puissions mettre ce cube dans le vide sidéral (où il n'y a aucun apport d'énergie venant d'une étoile ou autre), alors ce cube atteindra, au bout d'un certain temps, une température de -273°C (zéro absolu).

    L'énergie qui a permis à ce cube d'atteindre les 20°C est bien perdue ???

    Question subsidiaire : peut-on calculer le temps que mettra ce cube à 20°C pour atteindre la température de -273°C ?

    -----


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  3. #2
    Amanuensis

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par melpi55 Voir le message
    L'énergie qui a permis à ce cube d'atteindre les 20°C est bien perdue ???
    Oui, sous forme de radiation électro-magnétique.

    Question subsidiaire : peut-on calculer le temps que mettra ce cube à 20°C pour atteindre la température de -273°C ?
    S'il s'agit du 0 absolu, la durée est infinie, si tant est qu'il l'atteint...
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  4. #3
    Deedee81

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Salut,

    Deux détails.

    La question de la conservation de l'énergie a déjà été répondu.

    Citation Envoyé par melpi55 Voir le message
    alors ce cube atteindra, au bout d'un certain temps, une température de -273°C (zéro absolu).
    Plutôt -269 degrés Celsius car l'univers est baigné par le rayonnement fossile à 4K et donc, spontanément, les corps ne descendent jamais en-dessous.
    Mais bon, ça ne change rien à ta problématique.

    L'énergie qui a permis à ce cube d'atteindre les 20°C est bien perdue ???

    Citation Envoyé par melpi55 Voir le message
    Question subsidiaire : peut-on calculer le temps que mettra ce cube à 20°C pour atteindre la température de -273°C ?
    La décroissance va être asymptotique, mais tu peux calculer le temps que va mettre le cube pour se refroidir disons de un degré.
    Pour ça il faut utiliser : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Stefan-Boltzmann
    qui permet de calculer l'énergie rayonnée par l'objet (à supposer qu'il soit un corps noir, ce qui n'est pas garantit, un thermo par exemple garderait plus longtemps sa chaleur. Mais c'est souvent une bonne approximation.
    Puis utiliser la chaleur spécifique, qui dépend de la nature de l'objet et de sa température, c'est extrêmement variable : https://fr.wikipedia.org/wiki/Capaci...tes_substances
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)


  5. #4
    Amanuensis

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Plutôt -269 degrés Celsius car l'univers est baigné par le rayonnement fossile à 4K
    Message #1: «(où il n'y a aucun apport d'énergie venant d'une étoile ou autre»
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  6. #5
    Deedee81

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Message #1: «(où il n'y a aucun apport d'énergie venant d'une étoile ou autre»
    Ah oui, zut, ça m'avait échappé.

    Melpi55, ma remarque sur les 4K est à ignorer.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    De toute manière, la conservation est bien respectée.

    La somme entre l'énergie thermique de l'objet plus l'ensemble de l'énergie émise sous forme de rayonnements est constante.

  9. #7
    melpi55

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Bonjour et merci à tous pour vos réponses claires.

    En fait je ne savais pas que quand la température de la matière diminue, donc quand l'énergie cinétique des atomes diminue, ceux-ci émettent des ondes électro-magnétique (donc de l'énergie !).

    Est-ce que l'un d'entre-vous pourrait m'indiquer de quelle loi physique il s'agit précisément ?

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  11. #8
    Deedee81

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par melpi55 Voir le message
    En fait je ne savais pas que quand la température de la matière diminue, donc quand l'énergie cinétique des atomes diminue, ceux-ci émettent des ondes électro-magnétique (donc de l'énergie !).
    Est-ce que l'un d'entre-vous pourrait m'indiquer de quelle loi physique il s'agit précisément ?
    Ca dépend un peu à quel niveau tu te situes.

    1) Pour des objets "macroscopiques" comme ça, c'est la thermodynamique (pour les échanges thermiques et mécaniques, les bilans,...) et la loi du corps noir.
    2) Cette loi du corps noir dérive en elle-même de :
    - la mécanique quantique (comportement statistique des photons)
    - la physique statistique (qui fait le lien entre microscopique et macroscopique)
    3) A un niveau encore plus élémentaire, microscopique, l'émission/absorption de rayonnement électromagnétique par les atomes et molécules fait appel à la mécanique quantique et l'électromagnétisme. Ces émissions se font lors de changement de mouvement (translation), vibration, rotation, changement de niveau électronique.... voire nucléaire (mais là on atteint les millions de degrés Celsius ). A température ambiante, les gaz c'est essentiellement translation et rotation (plus rarement vibration), et les solides c'est les vibrations (qui quantifiés donnent les phonons, avec un "n").

    Chacun de ces niveaux 1, 2 ou 3 est lui-même fort complexe (exemples : mon livre de Physique Statistique de Couture est une grosse brique, idem en mécanique quantique Feynman, Schiff, l'électrodynamique classique de Jackson est une méga brique). Heureusement qu'on peut se passer ici de l'électrodynamique quantique

    Je ne donnerai des liens que pour le 1 et la physique statistique, ça suffit :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Corps_noir
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Planck
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermodynamique
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_statistique

    Pour ton problème en particulier, j'avais donné plus haut les liens/lois permettant de l'aborder : loi de Stefan-Boltzmann et chaleur spécifique.
    Dernière modification par Deedee81 ; 07/02/2019 à 13h31.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  12. #9
    melpi55

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Merci infiniment, pour moi la discussion est close

  13. #10
    ThM55

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    OK. Mais Deedee81 mentionnait une température 4K pour le rayonnement fossile cosmologique. Dans mon souvenir, on parlait plutôt de 3K. Je crois même avoir lu 2,7 K quelque part. Il y a eu une augmentation?

  14. #11
    Deedee81

    Re : Violation de la conservation de l'énergie

    Salut,

    Citation Envoyé par ThM55 Voir le message
    OK. Mais Deedee81 mentionnait une température 4K pour le rayonnement fossile cosmologique. Dans mon souvenir, on parlait plutôt de 3K. Je crois même avoir lu 2,7 K quelque part. Il y a eu une augmentation?
    Non, j'ai fait +1 par erreur en arrondissant mentalement, sorry.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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