agitation thermique et thermodynamique

[skedo]

Mais mon souci est du coté des sources chaudes et froides pour comprendre le rendement thermodynamique de l'opération (voir mes corrections). (j'aimerais d'autre avis pour comprendre).

Je ne suis pas contre non plus
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[skedo]

(SUITE) Mais n'oublie pas que la mise en parallèle sur une autre résistance identique à même température introduit une nouvelle source de bruit qui se retrouve en parallèle (Norton) sur la première source de bruit: donc qui transfere l'énergie vers l'autre ?. On est encore loin du passage vers une énergie qui permet de faire un travail. On reste dans le domaine des énergies de type calorifiques avec son comportement électrique associé.

J'avais raté.

Oui j'en suis bien conscient.
C'est pour ça que le filtre /amplificateur L,C du schéma que j'ai fournit au début change la donne a ce niveau.

[skedo]

Et grosse mauvaise nouvelle, la puissance de bruit est constante quelque soit la valeur de R
P = U²/R = 4 kb R T Delta f/R = 4 kb T Delta f

Pour une bande de 1Hz la puissance est de 4.14 10^-21 W

[yvon l]

J'avais raté.

Oui j'en suis bien conscient.
C'est pour ça que le filtre /amplificateur L,C du schéma que j'ai fournit au début change la donne a ce niveau.

Bonjour,
A propos de ton message #14 où tu montres le résultat d’une simulation.
Je pense que la simulation en elle-même ne tient pas compte des effets quantiques.
Les calculs du modélisateur restent, je pense dans le domaine des équations différentielles simples.
C’est une réponse que peut donner un physicien en regard des niveaux de tension de l’ordre d’une dizaine de pV .
Tout cela pour en revenir au cliquet…

En ce qui concerne le bruit blanc d’une résistance, j’ai le souvenir d’avoir, pour améliorer des amplis,remplacé les vieilles résistances au carbone par des résistances dites métallisées pour diminuer le souffle (il y a déjà très longtemps )

[skedo]

Je pense que la simulation en elle-même ne tient pas compte des effets quantiques.
Les calculs du modélisateur restent, je pense dans le domaine des équations différentielles simples.

En effet.
Je ne saisi pas l'implication pour la suite:

C’est une réponse que peut donner un physicien en regard des niveaux de tension de l’ordre d’une dizaine de pV .
Tout cela pour en revenir au cliquet…

plutôt une bonne centaine de picovolts dans mon cas avec 1 Ohm, voire nv ou dizaine de nV suivant la valeur de la résistance.
Ce schéma est un premier jet pour discuter, ce n'est pas un aboutissement.

En ce qui concerne le bruit blanc d’une résistance, j’ai le souvenir d’avoir, pour améliorer des amplis,remplacé les vieilles résistances au carbone par des résistances dites métallisées pour diminuer le souffle (il y a déjà très longtemps )

Oui moi aussi
Fondamentalement, je n'ai jamais su pourquoi les résistances carbone étaient plus bruyantes, à valeur égale.
C'est une remarque intéressante pour quelqu'un qui veut faire du bruit !
Peut- être qu'il y a d'autres matériaux plus bruyants encore ?

[skedo]

OK , c'est le bruit en 1/F qui fait la différence entre carbone et métal
https://www.effectrode.com/wp-conten..._Resistors.pdf

[yvon l]

Et grosse mauvaise nouvelle, la puissance de bruit est constante quelque soit la valeur de R
P = U²/R = 4 kb R T Delta f/R = 4 kb T Delta f

Pour une bande de 1Hz la puissance est de 4.14 10^-21 W

Mais bonne nouvelle pour moi, car il me permet d'avoir une explication ou électroniciens et thermodynamiciens seront d’accord.
Préambule: On place 2 générateurs en série avec une inductance pure (à éviter en courant continu car court-circuit). Une tension alternative quelconque de valeur moyenne nulle,raccordée à une inductance pure laisse passer dans cette inductance un courant alternatif purement inductif. Un wattmètre indiquerait zéro . Idem si je divise la source en 2 générateurs en série (e=e1+e2 (valeurs instantanées)). Dans ce cas il n’y a pas d’échange d’énergie active entre les 2 générateurs (la moyenne des transferts entre eux est nul).

C’est ce qui se passe si je remplace les 2 générateurs par 2 résistances et que je m’intéresse au transfert d’énergie entre les sources que sont les tensions de bruit blanc. Aucune énergie active n’est transférée entre les 2 générateurs si les 2 résistances sont à même température . Un appareil qui mesurerait le courant efficace indiquerait zéro . Cela reste valable si l’inductance se réduit à une inductance parasite (Pas pour les valeurs de pointe des courants).
Maintenant si la température des résistances est différente, il y a transfert d’énergie électrique de la résistance chaude vers la résistance froide car l’équilibre est rompu. La résistance à température élevée devient générateur et celle à température basse devient récepteur.. Un microampèremètre mesurerait un courant efficace. De l’énergie thermique est prélevé du coté chaud et est transférée du coté froid. La puissance du transfert électrique P=UI (valeurs efficaces)est égale à la puissance du transfert thermique Q (chaleur transférée)
Bref, tout le monde est content...
Je pense qu’inductance supplémentaire et condensateur ne changerons rien

[skedo]

C’est ce qui se passe si je remplace les 2 générateurs par 2 résistances et que je m’intéresse au transfert d’énergie entre les sources que sont les tensions de bruit blanc. Aucune énergie active n’est transférée entre les 2 générateurs si les 2 résistances sont à même température

Je dirais non pour les arguments , car les 2 générateurs de bruit blanc n’ont aucune relation de phase, fréquence , amplitude à un instant t.
Ensuite se sont des générateurs sur charge résistive, il n’est donc question que de puissance active.

[yvon l]

Je dirais non pour les arguments , car les 2 générateurs de bruit blanc n’ont aucune relation de phase, fréquence , amplitude à un instant t.
Ensuite se sont des générateurs sur charge résistive, il n’est donc question que de puissance active.

Bon je vais prendre un exemple avec des tensions importantes.
J’ai 2 alimentations en pont graetz , un monophasé et un triphasé Ils sont alimentés de telle façon qu’il délivre une tension moyenne égale de 200V. Chacun, séparément peuvent alimenter un moteur DC qui tournerait à la même vitesse. Par contre, malgré une tension moyenne identique, on ne peut pas les placer en parallèle à cause d’une forme des tensions instantanée différente. D’où l’utilisation d’une inductance dite de lissage. Cette self sera traversé par un courant i variable dont la forme dépend de la différence e1-e2 des valeurs instantané ide la tensoin entre les 2 alimentations (e1-e2=Ldi/dt). On peut montrer que se courant (de forme bizarre) a une valeur moyenne nulle et ne provoque en moyenne aucun transfert d’énergie. C’est un courant purement réactif (énergie de 1/2LI²).
Maintenant on ajoute directement aux bornes des 2 ponts une résistance. Si les alimentations sont séparées E1 alimente R1 et E2 alimente R2. Quand ont les réunis (via l’inductance) tu ne peux dire qui alimente quoi si les alimentations sont supposées parfaites. Le courant dans la self ne change pas. Et reste toujours réactif.

[skedo]

Je n'ai pas tout suivi mais en alternatif si l'on raisonne en valeur moyenne, U et I sont nuls...
alors qu'en valeur efficace , non .
Des fois il ne faut pas trop se compliquer la tête

Je n'ai pas de souci pour ajouter des tensions de bruit de résistance via des circuits accordés.
Le souci est que la tension résultante reste désespérément basse (au mieux des µV) et la puissance aussi.On n’atteint pas le nW et le montage commence a être indécent à réaliser pour un résultat proche de zéro. (simulations et calculs)
Bref a des années lumière d'allumer un led.
Je pense que je vais abandonner ce projet.

[yvon l]

Je n'ai pas tout suivi mais en alternatif si l'on raisonne en valeur moyenne, U et I sont nuls...
alors qu'en valeur efficace , non .
Des fois il ne faut pas trop se compliquer la tête
.

Oui,bien vu, je voulais montrer le rôle de l'inductance dans le cas d'une tension moyenne globale nulle sans passer par les séries de Fourier. Ici malheureusement dans l'exemple il reste une composante continue pour chacune des tensions. On pourrait montrer que cela ne change fondamentalement rien (placer un condensateur en série avec chaque résistance pour garder la composante variable dans chaque résistance).

[yvon l]

J’en reviens à ta simulation en #14 et son générateur de fem de type bruit blanc.
Tel que simuler tu n’extrais de façon permanente aucune énergie. Pour cela il faut un récepteur (qui permet un transfert permanent de l’énergie produite).
2) Si tu places dans ta simulation une seconde résistance comme récepteur tu auras:

a) si tu dis que cette résistance ne fait pas de bruit, il y aura effectivement un transfert d’énergie active vers cette résistance. Mais dans une telle simulation cela veut dire que la source froide serait à 0K. Bref, tu te retrouves avec une source chaude (celle ou est plongée la résistance source de bruit et une source froide, celle ou plonge la 2e résistance (0K). On est donc dans un transfert banal d’un flux thermique final en passant par un transfert électrique.

b) tu places la seconde résistance à la même température que la première, tu dois ajouter un second générateur de même caractéristique que le premier (qui pourrait fournir la même puissance. Tu verrais alors un courant de bruit purement réactif entre les 2 résistances (à composante active nulle) dont les valeurs de pic sont fonction de l’inductance que tu devrais également ajouter dans ta simulation (si tu n’en mets pas tu te retrouves avec des courants infinis).Bref Si le simulateur peut calculer la valeur efficace du courant il devrait trouver 0.

En résumé: pour avoir un flux d’énergie thermique (la chaleur), il faut toujours deux sources à température différente. Et cela quelles que soient les modes de transferts que subit le flux.
3) Problème des diodes (du cliquet).
Tu ne trouveras pas, je pense, de diodes qui te permettront de redresser le courant et en faire une énergie de moindre entropie (celle qui pourrait faire un travail mécanique). Pratiquement c’est impossible, et même je pense théoriquement .

Les 2 principes de la thermodynamique sont vraiment têtus .

[skedo]

J’en reviens à ta simulation en #14 et son générateur de fem de type bruit blanc.
Tel que simuler tu n’extrais de façon permanente aucune énergie.

C'est faux, comme énergie totale du circuit on a 1/2 CU²(t) + 1/2LI²(t)

[yvon l]

C'est faux, comme énergie totale du circuit on a 1/2 CU²(t) + 1/2LI²(t)

Bon je précise

...simuler tu n’extrais de façon permanente aucune énergie

Permanente voulait dire de façon continuelle. L et C c'est du réactif pour la fcem alternative du bruit .
Quand tu payes ta note d'électricité, c'est l'énergie que tu as puisé dans le réseau. Si tu as comme récepteur des condensateurs et / ou des inductances tu ne transfères rien hors de ton réseau (facture = 0 euro). Du point de vue énergétique cela ne permet pas d'exporter (de sortir) de façon permanente de l'énergie. Idem dans ton cas avec la fcem alternative du bruit. Un tel système n'a aucun intérêt du point de vue énergétique vu que la puissance transférée est nulle.

[skedo]

Cette rapide simulation était pour montrer que l'on peut élever la tension de bruit d'une résistance pour en faire un signal cohérent et utilisable. C'est le cas.
Rien n'interdit d'utiliser le 1KHz de la simulation pour faire quelque chose d'utile dans une charge.
Au pire, il suffit de prélever l’énergie lorsque le circuit résonant L,C est à son max d’énergie, dans C ou L et de recommencer un cycle, ainsi de suite.

Franchement on dirait que tu cherches des problèmes là où il n'y en a pas ?

[yvon l]

Pas de panique, restons dans le plaisir de réfléchir. Et ton problème, est vraiment intéressant.
Ma réflexion aboutit à une impossibilité d’obtenir un transfert d’énergie à partir d’une source monotherme.
Bref, si tu veux en tirer un transfert énergétique, il faut passer par 2 résistances plongées chacune dans un milieu à température différente. Le résultat correspond à un transfert thermique (chaleur Q)
Dans une mise en résonance du système la répartition spectrale de l’énergie, ne change rien au problème (si on néglige d’éventuelles pertes liées à la fréquence).
Si maintenant quelqu’un donne une autre explication, elle est pour moi la bienvenue.

[skedo]

impossibilité d’obtenir un transfert d’énergie à partir d’une source monotherme.

On le sait depuis le début avec le second principe de la thermodynamique...

Par contre une résistance comme générateur d’énergie électrique baignée dans une seule source de température génère bien de l’énergie électrique.
L'aspect monotherme du problème n'est qu'apparent, il a été discuté en #21 et #22 et déjà à nouveau re-soulevé par toi en #57 et #58 et tu recommences maintenant en #76.


Personnellement je ne panique pas pour moi mais n'as tu pas l'impression de rebooter avec une période d'une vingtaine de messages.

Pour moi l'aspect théorique du sujet est clos.
salutations.

[yvon l]

Bonjour,

Par contre une résistance comme générateur d’énergie électrique baignée dans une seule source de température génère bien de l’énergie électrique.

Soyons précis une résistance baignée dans une source de température est le siège d’une énergie électrique . Au même titre qu’elle est le siège d’une énergie thermique.
Parler de transfert énergétique c’est autre chose. Un transfert est caractérisé par une puissance.
En particulier parler de la puissance (= puissance d’extraction de l’énergie ) d’un bruit thermique n’a pas de sens, sauf si tu définis le circuit vers lequel tu veux transférer l’énergie (une résistance pure sans bruit n’existe pas).

L'aspect monotherme du problème n'est qu'apparent, il a été discuté en #21 et #22 et déjà à nouveau re-soulevé par toi en #57 et #58 et tu recommences maintenant en #76.

Oh que non, c’est par le biais de la thermodynamique que tu pourras comprendre les conditions nécessaires pour extraire de l’énergie de ta résistance.
Si tu veux des informations supplémentaires ouvre l’onglet tack (parler) du lien (que tu cites dans un autre fil): https://en.wikipedia.org/wiki/Johnso...tage_and_power

[yvon l]

En lisant les commentaires (tack) du wiki du dernier lien cité on pourrait conclure:
Il serait préférable de dire, dans le schéma équivalent en Norton que, l’énergie électrique du bruit est la manifestation d’un double transfert permanent (thermique → électrique → thermique) entre la résistance pure et le générateur de bruit (qu’elle engendre) C’est à ce double transfert (monotherme) que l’on peut attribuer une puissance. Cette puissance ne dépend pas de R mais de la température (pour une gamme de fréquences). Elle est donc intrinsèquement liée à la température de la résistance. En extraire de l’énergie électrique est un autre problème lié aux lois de la thermodynamique.

[Geo77b]

Au pire, il suffit de prélever l’énergie lorsque le circuit résonant L,C est à son max d’énergie, dans C ou L et de recommencer un cycle, ainsi de suite.

Si on arrive à charger un condensateur, c'est qu'il y a bien un transfert énergétique
Je constate que dans les liens fournis, on mesure le bruit en faisant passer un courant à travers une résistance. Ne se pourrait-il pas que la tension mesurée soit due plus à une variation de la conductivité (due à l'agitation thermique) plutôt qu'à une création d'énergie ?
Au niveau nanométrique, l'énergie est distribuée au hasard, les sources chaudes et froides sont partout. Il suffirait de prendre une très petite résistance.

[yvon l]

Si on arrive à charger un condensateur, c'est qu'il y a bien un transfert énergétique

. Mais macroscopiquement à bilan nul (on est en alternatif). Le macroscopique effacent en quelque sorte ses transferts à bilan moyen nul

Je constate que dans les liens fournis, on mesure le bruit en faisant passer un courant à travers une résistance. Ne se pourrait-il pas que la tension mesurée soit due plus à une variation de la conductivité (due à l'agitation thermique) plutôt qu'à une création d'énergie ?

Certainement pas une création d’énergie mais plutôt pour moi une manifestation résiduelle microscopique des micro transferts dans le réseau interconnecté que sont les atomes. Bref, un effet de l'agitation thermique dans un solide plus ou moins conducteur qui apparaît entre 2 points (bornes) de ce solide.
On fait beaucoup mieux avec certains cristaux mais en énergie structurée avec transferts mécaniques (quartz)

Au niveau nanométrique, l'énergie est distribuée au hasard, les sources chaudes et froides sont partout. Il suffirait de prendre une très petite résistance.

A ce niveau, on ne parle plus de raisonner en termes de sources chaude ou froide qui est plutôt un concept macroscopique (pour étudier les transferts d'énergie...).

[Geo77b]

. Mais macroscopiquement à bilan nul (on est en alternatif). Le macroscopique effacent en quelque sorte ses transferts à bilan moyen nul

Un condensateur chargé, vous pouvez le débrancher, il reste chargé, le bilan n'est pas nul.

Certainement pas une création d’énergie mais plutôt pour moi une manifestation résiduelle microscopique des micro transferts dans le réseau interconnecté que sont les atomes. Bref, un effet de l'agitation thermique dans un solide plus ou moins conducteur qui apparaît entre 2 points (bornes) de ce solide.

Mais si on mesure la tension aux bornes d'une résistance dans laquelle on ne fait passer aucun courant , que trouve-t-on ?

A ce niveau, on ne parle plus de raisonner en termes de sources chaude ou froide qui est plutôt un concept macroscopique (pour étudier les transferts d'énergie...).

Vous changez les termes employés, mais pas le phénomène. Entre le macrométrique et le nanométrique, il y a bien des dimensions intermédiaires. Plus les dimensions sont petites, plus les différences entre parties chaudes et froides sont apparentes.

[yvon l]

Un condensateur chargé, vous pouvez le débrancher, il reste chargé, le bilan n'est pas nul.

Ben oui, et alors. Si tu rentres dans la thermo statistique tu pourras constater que statistiquement, cette opération te donnera une valeur moyenne nulle.
A moins d'un système (démon de maxwell) pour trier ces tensions tu ne peux rien en faire (diminuer l'entropie).

Mais si on mesure la tension aux bornes d'une résistance dans laquelle on ne fait passer aucun courant , que trouve-t-on ?

Une tension de bruit blanc dont la valeur moyenne égale 0.
Mais pour moi, il est impossible de mesurer exactement cette tension car nécessiterait un voltmètre qui fonctionne à 0K

Vous changez les termes employés, mais pas le phénomène. Entre le macrométrique et le nanométrique, il y a bien des dimensions intermédiaires. Plus les dimensions sont petites, plus les différences entre parties chaudes et froides sont apparentes.

Au contraire, plus l'échelle est petite, plus il est difficile de déterminer la température. La température se définit à partir une moyenne des énergies cinétiques des molécules (gaz). Donc difficile à partir d'un petit échantillon de déterminer la température.

[skedo]

Retour a la simplicité et à la réalité des faits svp. On est quand même sur un forum de physique qui se veut sérieux.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Bruit_thermique


Une résistance à une température donnée, génère une tension EFFICACE de bruit, potentiellement un courant EFFICACE de bruit et donc une puissance EFFICACE de bruit et pas zéro !

La tension de bruit se mesure sans voltmètre a 0°K, faut arrêter les délires…
Il suffit de mesurer l’élévation de bruit apportée dans le circuit de mesure, par la résistance sous test, par exemple

[skedo]

Si on arrive à charger un condensateur, c'est qu'il y a bien un transfert énergétique

Oui.

Je constate que dans les liens fournis, on mesure le bruit en faisant passer un courant à travers une résistance.

Une résistance n'a pas besoin de courant la traversant pour générer une tension de bruit. C'est un pur générateur de Thevenin .

Une variation de conductivité ne génère pas de tension.

[skedo]

.
Certainement pas une création d’énergie

Une transformation d'énergie, tout simplement...

[yvon l]

Une résistance à une température donnée, génère une tension EFFICACE de bruit, potentiellement un courant EFFICACE de bruit et donc une puissance EFFICACE de bruit et pas zéro !

Qui te dis le contraire? Mais j'ai l'impression que tu ne me lis pas bien. Mais pour toi, cette puissance efficace correspond en un transfert de quoi avec quoi ??

La tension de bruit se mesure sans voltmètre a 0°K, faut arrêter les délires…

Bon, relis moi convenablement. Je me répète.

Mais pour moi, il est impossible de mesurer exactement cette tension car nécessiterait un voltmètre qui fonctionne à 0K

Ce que tu mesure dépendra de la température de l'appareil de mesure.
Je pense qu'une bonne étude des bases de la thermodynamique moderne te permettrait de comprendre.

[skedo]

La question de départ était de savoir comment la thermodynamique était respectée avec ce convertisseur d’énergie thermique en énergie électrique qu'est une résistance.
C'est fait.

L'idée sous-jacente était de prouver par une réalisation que l'on peut extraire de l’énergie d'une source d’apparence monotheme.
Ce n'est pas fait mais c'est possible en théorie.
En raison des faibles niveaux d’énergie, la mise en pratique n'est pas aisée.

Je ne saisi pas l’intérêt que tu as de pinailler en permanence en revenant en arrière, si ce n'est de vouloir discréditer les 2 points ci dessus ?

[Deedee81]

Salut,

J'ai suivi de loin mais il me semble qu'il n'y a réellement plus qu'un point à préciser (désolé si cela a déjà été fait) :

une source d’apparence monotheme.

Rien à redire à tout ça. Mais dans ce cas je subodore que la source (la résistance avec agitation thermique) serait la source chaude mais dans ce cas, quelle est la source froide ? (et à quelle température)

[skedo]

Bonjour,

Salut,
je subodore que la source (la résistance avec agitation thermique) serait la source chaude mais dans ce cas, quelle est la source froide ? (et à quelle température)

Je le comprend ainsi:
La résistance en fournissant de l’énergie électrique, se refroidit.

Avec le courant qu'elle débite dans une charge, elle dissipe RI² à travers sa propre résistance.

Comme le courant provient d'elle même, elle est obligée de se refroidir pour céder RI² à l'environnement.
et l'environnement redonne les calorie perdues à la résistance, pour équilibrer les T°.
probablement la résistance se refroidit-elle aussi avec l’énergie électrique transmise à une charge.

La résistance est la source froide* du système et l’environnement la source chaude.

* pour une fois que c'est elle le générateur !