Masse, vitesse et agitation thermique

[inviteebf58ffb]

Bonjour, j'ai un problème de compréhension concernant l'augmentation de masse d'un objet/systeme :

J'ai bien compris que contrairement à une idée répandue la vitesse d'une particule n'influençait en rien sa masse.
Je sais aussi que l'augmentation de la température d'un système augmente sa masse.

Comment se fait-il que l'augmentation de la vitesse d'une particule n'augmente pas sa masse alors que l'augmentation des vitesses de plusieurs particules (par agitation thermique) augmente la masse de l'ensemble?
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[Deedee81]

Salut,

Pour un système composite (plusieurs particules) vu "de l'extérieur", comme un tout, sa masse correspond à tout ce qu'il y a dedans : la masse de ses composantes mais aussi l'agitation interne, les énergies de liaison....

Soit un corps quelconque, si au repos son énergie totale est E = E0 + Ev - El
(E0 énergie propre mc² des composants, Ev énergie cinétique d'agitation ou autre comme une énergie due à un moment angulaire de rotation interne, El énergie de liaison généralement négative d'où le signe que j'ai mis)
alors sa masse est m = E/c²

Ce n'est qu'une définition (qui a changé au cours du temps).

Il se fait que définie ainsi la masse d'un système est :
- simple mathématiquement (c'est la norme du quadrivecteur impulsion divisée par c)
- constante et invariante : et les physiciens préfèrent les grandeurs constantes et invariantes (pour tout un tas de raison)
- correspond à la masse des lagrangiens de la physique des particules où c'est cette grandeur qui est pertinente
- seul défaut : elle n'est pas additive (les photons sont de masse nulle et n'ont pas d'énergie de liaison, et pourtant la masse d'un couple de photons peut être non nulle !!!! Pour des photons la formule ci-dessus devient inapplicable car des photons ne peuvent pas être au repos et leur vitesse relative c, et donc Ev mal définis (*)). Mais ça c'est pas grave, des trucs non additifs il y en a des tas, comme les vitesses en relativité par exemple, ce n'est pas vraiment gênant, faut juste faire un peu gaffe.

(*) Faire comme suit. Soit E0 l'énergie de chaque photon. Un photon seul n'est jamais au repos, et sa masse propre est zéro.
Mais pour un couple vu comme un tout, chaque photon étant colinéaire et de directions opposées, le centre de symétrie (centre de "masse") peut être immobile et l'énergie totale sera 2E0 et donc la masse 2E0/c². Ou alors utiliser directement les quadrivecteurs impulsions, eux on peut les additionner, c'est plus sûr quand on connait les maths derrières (ce n'est jamais que du calcul vectoriel mais bon, faut connaitre).

[mach3]

Quelques anciennes discussions qui abordent le sujet (les liens pointent vers des messages que j'ai rédigé dans ces discussions et qui sont pertinents par rapport à la question posée dans ce fil) :

https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6208505

https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6621663

https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6378520 (plus technique que les deux autres)

m@ch3

[inviteebf58ffb]

Merci pour ces réponses qui m'éclairent grandement.

Mon incompréhension provenait de l'utilisation de la formule E = m*c^2 qui ne prend pas en compte l'impulsion. En considérant la formule générale E^2 = m^2*c^4 + p^2*c*2 le problème ne se pose plus.

Cordialement Gabriel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[chris28000]

Salut,

Pour un système composite (plusieurs particules) vu "de l'extérieur", comme un tout, sa masse correspond à tout ce qu'il y a dedans : la masse de ses composantes mais aussi l'agitation interne, les énergies de liaison....

Soit un corps quelconque, si au repos son énergie totale est E = E0 + Ev - El
(E0 énergie propre mc² des composants, Ev énergie cinétique d'agitation ou autre comme une énergie due à un moment angulaire de rotation interne, El énergie de liaison généralement négative d'où le signe que j'ai mis)
alors sa masse est m = E/c²

bonjour,
il me semblait que dans E=mc² l'agitation thermique était incluse, car si l'agitation thermique augmente, c'est qu'on reçoit de l'énergie, et donc la masse augmente?

[gts2]

Il me semblait que dans E=mc² l'agitation thermique était incluse, car si l'agitation thermique augmente, c'est qu'on reçoit de l'énergie, et donc la masse augmente ?

C'est exactement ce qui est dit dans la citation, non ?

[chris28000]

d'àprès la citation : E = E0 + Ev - El avec Eo=mc² donc E est différent de mc²

[gts2]

d'àprès la citation : E = E0 + Ev - El avec Eo=mc² donc E est différent de mc²

Non E=mc², avec

Voir le message #3 de @mach3 futura-sciences

[chris28000]

Merci, c'est plus clair ainsi!