Quelques questions à propos des effets des fortes chaleurs sur la matière et sur les lasers.

[ceroxon]

Bonjour.

Parfois je me pose des questions en matière de physique mais les réponses que je trouve sont parfois trop compliquées ou ne répondent pas exactement à ce que je cherche à savoir. Je vais donc poser les questions ici.

1°) Je me demandais ce qui arrive à du métal quand ça chauffe trop. D'abord ça fond, puis ça bouillonne.... et ensuite? Un métal chauffé à 50 000 degrés? 1 000 000? 1 milliards? Ca devient "gazeux" à un moment?
2°) A propos de forte chaleur. SI j'ai bien compris, toute matière est en fait un "condensé" d'énergies. Si on chauffe un atome suffisamment, toute l'énergie thermique accumulé va finir par briser sa cohérence, il éclate et de ce fait redevient énergie. C'est bien ça?
3°) Il y'avait un livre qui parlait de ce que le monde deviendrait si l'électricité n'existait plus. Le livre était limité car l'électricité, sous la forme des électrons, est nécessaires à la cohésion des atomes. Il se passe quoi si subitement suite à je ne sais quel phénomène inexpliquable, tous les électrons de la terre disparaissent subitement, comme ça, en complète violation du principe "rien ne se perd rien ne se crée". La Terre explose du fait d'une "décohésion atomique" généralisée?
4°) Toujours dans la même veine, juste histoire de me dire à quel point je suis "puissant". Si toue l'énergie contenue dans mon corps devait brutalement se libérer (je pèse environ 87 kilos) ça représenterait quoi, concrètement, en terme de destruction de mon entourage?
5°) Si j'ai bien compris, le principe d'une bombe atomique c'est de libérer une partie de l'énergie contenue dans une matière instable (uranium en général) ce qui engendre des effets de destructions massive. Comment on libère cette énergie? En chauffant la matière instable?
6°) Dans certaines installations on provoque des températures records de je ne sais combien de millions de degrés. Pourquoi les installations autour ne fondent elles pas à cause de la chaleur? J'avais compris grossomodo qu'un champ magnétique pouvait bloquer la chaleur? C'est vrai? Alors dans ce cas avec un champ magnétique assez puissant autour de moi je pourrai me balader à proximité d'une chaleur de plusieurs millions de degrés?
7°) Comment fait on pour créer ces températures d'ailleurs? J'avais songé à un laser mais alors la machine générant le laser devrait fondre. Mon idée était plusieurs rayons lasers qui s'entrecroisent pour que le point ou les rayons se croisent chauffent un max. C'est viable comme idée? Je suppose qu'on a fait mieux que ça. Comment alors?

Merci pour vos réponses.
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[gts2]

Quelques réponses imprécises.

1°) Je me demandais ce qui arrive à du métal quand ça chauffe trop. D'abord ça fond, puis ça bouillonne.... et ensuite? Un métal chauffé à 50 000 degrés? 1 000 000? 1 milliards? Ca devient "gazeux" à un moment?

Quand ça bouillonne, le liquide se transforme en gaz, donc il n'y a pas besoin d'attendre 50 000°C. A cette température, on a un plasma l'atome s'est dissocié en ion et électron.

2°) A propos de forte chaleur. SI j'ai bien compris, toute matière est en fait un "condensé" d'énergies. Si on chauffe un atome suffisamment, toute l'énergie thermique accumulé va finir par briser sa cohérence, il éclate et de ce fait redevient énergie. C'est bien ça?

Il n'y pas d'énergie thermique (ou peu) dans l'atome, l'énergie thermique est liée entre autres à la vitesse d'agitation thermique (aléatoire) des atomes. La température (et le chauffage) est une propriété collective d'un ensemble d'atomes pas d'un atome. Par "chauffer" un atome, vous voulez dire lui apporter de l'énergie ? Cela peut se faire par onde électromagnétique, bombardement par des particules ...
Je ne comprend pas trop ' matière est un "condensé" d'énergies'.

4°) Toujours dans la même veine, juste histoire de me dire à quel point je suis "puissant". Si toue l'énergie contenue dans mon corps devait brutalement se libérer (je pèse environ 87 kilos) ça représenterait quoi, concrètement, en terme de destruction de mon entourage?

Vous voulez dire E=mc^2 ?

7°) Comment fait on pour créer ces températures d'ailleurs? J'avais songé à un laser mais alors la machine générant le laser devrait fondre. Mon idée était plusieurs rayons lasers qui s'entrecroisent pour que le point ou les rayons se croisent chauffent un max. C'est viable comme idée? Je suppose qu'on a fait mieux que ça. Comment alors?

Cela existe à Bordeaux : Laser MegaJoule.

6°) Dans certaines installations on provoque des températures records de je ne sais combien de millions de degrés. Pourquoi les installations autour ne fondent elles pas à cause de la chaleur? J'avais compris grossomodo qu'un champ magnétique pouvait bloquer la chaleur? C'est vrai? Alors dans ce cas avec un champ magnétique assez puissant autour de moi je pourrai me balader à proximité d'une chaleur de plusieurs millions de degrés?

Le champ magnétique ne bloque pas la chaleur : il bloque les particules (chargées) qui sont à cette température très élevée. Les neutrons, eux, peuvent passer et il faut refroidir.

[ceroxon]

Bon . réponses sur 7 questions. Bon début, presque la moitié. Je reformule les questions restantes alors.

2°) Quand je dis "matière est un condensé d'énergie" c'est parce que j'avais cru comprendre que le atomes étaient "faits" à partir d'énergies diverses. Certes ils sont fait de particules subatomiques neutron/proton/électron/potiron (chercher l'intrus) eux même fait de quarks et après.... on sait pas. Mais que selon e=mc2 il est possible d convertir la matière en énergie et inversement, donc cela revient à dire que la matière es "faite" d'énergie, ou que l'énergie peut-être obtenu en "dissociant" la matière. J'ai bon ou bien il y'a des nuances qui m'échappent?

3°) Si tous les électrons du monde disparaissaient, que verrait un observateur extérieur? Il se passerait quoi du point de vue de la physique. Personnellement je pense à une énorme explosion genre antimatière mais je me rompe peut-être?

4°) Mon corps contient, théoriquement, un certain potentiel énergétique au niveau de la matière qui le compose. Si l'intégralité de cette énergie était libéré (pour environ 87 kilos de matière), ça détruirait certainement mon appartement et sans doute un peut peu plus. On peut me donner un ordre d'idée de cette destruction? 100 mètres de rayon genre Hiroshima? 50 mètres style Tsar Bomba? 15 kilomètres genre bombe à neutrons? Rien du tout juste moi qui me dissout en fumée dans les airs?

5°) Comment pourrait on convertir la matière en énergie en principe? En provoquant une chaleur gigantesque?

7°) Comment fait on pour produire une chaleur de plusieurs millions de degrés? J'ai cru comprendre là aussi que l'on utilisait des lasers pour charger des particules plus vite qu'elles ne peuvent libérer l'énergie qu'elles reçoivent, chauffant sans cesse donc. C'est bien ça?

[Deedee81]

Salut,

2°) Quand je dis "matière est un condensé d'énergie" c'est parce que j'avais cru comprendre que le atomes étaient "faits" à partir d'énergies diverses. Certes ils sont fait de particules subatomiques neutron/proton/électron/potiron (chercher l'intrus) eux même fait de quarks et après.... on sait pas. Mais que selon e=mc2 il est possible d convertir la matière en énergie et inversement, donc cela revient à dire que la matière es "faite" d'énergie, ou que l'énergie peut-être obtenu en "dissociant" la matière. J'ai bon ou bien il y'a des nuances qui m'échappent?

C'est ok, mais je préciserais plutôt comme ceci :
- la matière a de l'énergie (plutôt que faite d'énergie) dont une énergie dite propre donnée par mc². Car il y a plus que de l'énergie (qui n'est qu'une des propriétés de la matière) : charges, spin, etc...
- on ne peut récupérer l'énergie comme ça à cause de la conservation de certaines quantités (charge électrique, charge baryonique, leptonique, etc...) et on ne peut y arriver que par annihilation avec de l'antimatière. Ceci dit, cela ne donne pas de l'énergie pure, juste des photons gammas (au final) qui sont là aussi de "simples" particules avec de l'énergie + autre (spin). Ce n'est jamais qu'une transformation de la matière avec conservation de l'énergie.

3°) Si tous les électrons du monde disparaissaient, que verrait un observateur extérieur? Il se passerait quoi du point de vue de la physique. Personnellement je pense à une énorme explosion genre antimatière mais je me rompe peut-être?

Ca supposer que tous les électrons du monde disparaissent ça provoquerait juste une dislocation de la matière en atomes : plus de liaison chimique et répulsion des noyaux qui sont chargés positivement.
Ce serait sans doute assez violent mais très très loin d'une explosion de type antimatière (ou même d'une explosion nucléaire)

4°) Mon corps contient, théoriquement, un certain potentiel énergétique au niveau de la matière qui le compose. Si l'intégralité de cette énergie était libéré (pour environ 87 kilos de matière), ça détruirait certainement mon appartement et sans doute un peut peu plus. On peut me donner un ordre d'idée de cette destruction? 100 mètres de rayon genre Hiroshima? 50 mètres style Tsar Bomba? 15 kilomètres genre bombe à neutrons? Rien du tout juste moi qui me dissout en fumée dans les airs?

A supposer que tu rencontres ta masse en antimatière, le boum serait absolument phénoménal. De quoi faire un gros trou dans l'écorce terrestre. Fin du monde garantie (la planète devrait résister mais pas les pauvres bestioles qui la peuplent)

5°) Comment pourrait on convertir la matière en énergie en principe? En provoquant une chaleur gigantesque?

Non, voir ci-dessus. A cause de la conservation de certaines quantités.
Pour annihiler de la matière (d'énergie totale E) il faut de l'antimatière (d'énergie totale E).
Et pour produire l'antimatière il faudra une énergie totale E. Rien de gagné.
(en fait on perdrait énormément, la production d'antimatière a un rendement archi médiocre, si on arrive à 1% c'est bien.
De plus c'est très difficile à stocker mais on y arrive, au CERN ils étudient l'antihydrogène mais ils ne stockent que quelque atomes).

7°) Comment fait on pour produire une chaleur de plusieurs millions de degrés? J'ai cru comprendre là aussi que l'on utilisait des lasers pour charger des particules plus vite qu'elles ne peuvent libérer l'énergie qu'elles reçoivent, chauffant sans cesse donc. C'est bien ça?

Il faut juste une quantité énorme d'énergie très confinée : impacts de lasers très puissant, collision de particules à très grandes vitesses, fission ou fussion thermonucléaire
(en fait pour allumer une bombe thermonucléaire il faut plusieurs millions de degrés : le détonateur est une bombe atomique !!!!)

La fusion thermonucléaire contrôlée (production d'énergie) est difficile car ce confinement est difficile à maintenir assez longtemps (à ces températures, ça se disperse facilement ). On uitlise le confinement inertiel ou le confinement magnétique qui lui a donné des succès (dépassement du seuil de "break heaven", c'est-à-dire plus d'énergie produite que consommée) mais reste encore difficile et non rentable, faut changer d'échelle (d'où ITER qui sera un réacteur pour valider le concept de centrale énergétique).

Les étoiles, elles, utilisent la gravité : c'est beaucoup plus efficace mais faut beaucoup de matière pour y arriver (une étoile..... c'est vachement massif)

[A voir en vidéo sur Futura]