Questions zéro absolu

[QuestionsExistentielles]

Bonjour,

Je me posais une question, si on se trouve à une température qui est le zéro absolu, on a en gros une absence de mouvement, il ne se passe rien, tout est statique. Pas de collisions entre atomes.
Mais si l'on prenait un système fermé, qu'on le remplit d'atomes sans pouvoir en mettre un seul de plus, que se passerait-il ? Il devrait y avoir une certaine température plutôt élevée je suppose (un peu comme un bus qui serait complètement rempli) mais si c'est rempli sans possibilité de mettre un seul atome de plus ils ne devraient donc pas pouvoir bouger et si je ne dis pas de bêtises la température augmente avec la pression de part les collisions entre atomes (et donc devrait finalement tendre vers le zéro absolu malgré le nombre important d'atomes ) ? Ou alors justement on pourrait considérer que ce serait perpétuellement en collision ? (Et selon ce cas là ce serait l'inverse la température ne s'arrêterait pas de grimper ) ?

En espérant avoir été clair,

Bon après-midi à vous !
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[Deedee81]

Salut,

Effectivement, juste entasser les atomes va augmenter la température (c'est l'expérience élémentaire avec une pompe à vélo : tu bouche la sortie avect ton doigt et tu presses le piston : ça brûle !)

Si la température est non nulle, tes atomes entassés vont vibrer. Et pour les forcer à se tasser encore plus, tu n'as que deux solutions :
- soit augmenter la pression, la force pour ajouter d'autres atomes, et à la limite une énergie infinie pour atteindre le maximum possible
- soit baisser la température en absorbant la chaleur, pour qu'ils vibrent moins et laissent d'autres atomes entrer facilement

Et donc ça répond à ton interrogation il me semble.

Après le quantique entre en jeu : il existe toujours une petite vibration résiduelle même à 0K mais ça ne chage rien
(à strictement parler, le zéro absolu n'est pas l'immobilité absolue mais l'état d'énergie minimal)

Et en tassant encore plus, les électrons vont fusionner avec les protons donnant des neutrons. Et au pire ça devient un trou noir et il n'y a plus de limite (on ignore l'état de la matière dans cette situation)
Mais ça on ne sait pas le faire en laboratoire (même pas l'état dit de matière dégénérée des naines blanches où les noyaux d'atomes sont entassées et baignés par une mer d'électrons, les étoiles font mieux que nous )

[Sethy]

Bonjour,

Je me posais une question, si on se trouve à une température qui est le zéro absolu, on a en gros une absence de mouvement, il ne se passe rien, tout est statique. Pas de collisions entre atomes.

Ce n'est pas ce qui se passe au 0 absolu. Tout continue à vibrer, atomes comme molécules, mais dans l'état le plus fondamental.

Croisement avec Deedee ,)

[coussin]

Il y a tout un domaine de recherche étudiant les collisions ultrafroides, collisions dans des gaz dilués à des températures de quelques centaines de nano kelvin.
Le mouvement de translation d'un atome ou d'une molécule n'est pas quantifié, ce mouvement peut donc avoir une énergie nulle. Néanmoins, dans ces gaz dilués ultrafroids, les interactions entre constituants sont en général attractives (ne serait-ce que via l'interaction de van der Waals). Il y a donc toujours des collisions qui ont lieu.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Le mouvement de translation d'un atome ou d'une molécule n'est pas quantifié

Si, si. Questionexistentielle parlait d'un système fermé. Et dans une cavité le mouvement de translation est fermé (ceci dit, les états sont très serrés, mais pour le décompte en physique statistique e trouve que ça simplifie les choses )

[QuestionsExistentielles]

Merci pour vos réponses.

La notion de vibration est intéressante car elle permet de prendre en compte chaque atome individuellement (si je comprends bien). Effectivement dans ce cas ils vont tous vibrer ensemble et augmenter la chaleur. Celle-ci aurait une limite ? Peut être fonction du volume du système fermé ?
Ou peut-on remplir le système "à l'infini" ou la limite du dernier atome ajoutable serait celui de trop qui ferait devenir un trou noir ? ( j'avais déjà lu quelque chose comme ça si je me souviens bien, par exemple un "mini trou noir" pourrait se créer si il y avait une énergie ou une pression considérable je ne sais plus contenue ensemble )

Bonne soirée merci à vous

[Deedee81]

Salut,

La notion de vibration est intéressante car elle permet de prendre en compte chaque atome individuellement (si je comprends bien).

Pas nécessairement. Même les atomes peuvent être délocalisés (même si ce n'est pas fréquent, on a ça dans les condensats ou les superfluides mais c'est assez exceptionnel).

Et si on peut les considérer individuellement c'est uniquement parce qu'ils sont assez bien localisés, pas parce qu'ils vibrent.

Effectivement dans ce cas ils vont tous vibrer ensemble et augmenter la chaleur.

Attention, grosse erreur de raisonnement. Ces vibrations n'augmentent pas la chaleur. Ces vibrations SONT la chaleur (la chaleur, c'est l'agitation thermique, ou plutôt l'énergie d'agitation).
La chaleur augmente parce qu'on comprime en ajoutant des atomes (la compression = travail, = énergie, qui se convertit en chaleur)

Celle-ci aurait une limite ? Peut être fonction du volume du système fermé ?

La limite c'est quand ça casse les atomes Voir mon message précédent sur les cas extrêmes.

Et j'insiste sur le fait que ces cas extrêmes on ne sait pas les atteindre en laboratoire (les états matière dégénérée sont hors de notre portée, encore plus les états de matière neutronique et encore plus le cas des trous noirs). Pire : les minis trou noirs, aucun phénomène connu dans l'univers ne peut les atteindre (sauf peut-être au début de l'univers, mais c'est spéculatif).

Le seul état extrême qu'on sait atteindre c'est l'état de plasma de quarks et gluons (identique au début de l'univers) et c'est avec seulement deux atomes (deux noyaux plus précisément) et un état qui ne dure que quelques milliardièmes de seconde (mais c'est suffisant pour l'étudier).

Et lit bien les explications données, éventuellement pose des questions ou demandes des références (on peut facilement en donner, sur tous les points évoqués).
Evite les raccourcis "apparemment évidents". On est loin de la vie au quotidien et l'intuition comme l'évidence sont souvent trompeurs.