Mais où est passée l'énergie ?

[invite42646fb7]

Bonjour,

Je me permets de poster ce qui suit dans cette rubrique car c'est pour moi une énigme et aussi parce que je trouve que c'est amusant. Cependant... je n'ai pas de réponse et je compte bien sur l'un de vous pour m'éclairer !

Hum.. alors voilà :

Supposez que vous disposez d'un gros ressort métallique. Vous le comprimez au maximum, c'est très difficile d'ailleurs, puis vous le maintenez dans cette position en le "ligotant" avec, mettons, du fil de fer. Le ressort ainsi ligoté contient pas mal d'énergie potentielle mais le système est néanmoins stable.
Maintenant, vous plongez le ressort ligoté dans, mettons, de l'azote liquide (ou n'importe quoi de très froid). Vous le ressortez peu après, tout raide, et vous le brisez d'un coup de marteau.
L'énergie initiale n'y est donc plus. Alors quand et comment s'est-elle échapée ??
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[invite21dfc132]

Bonjour,

je ne suis pas trop sûr de ce que je vais dire. Mais je pense qu'il n'y a aucune perte d'énergie potentielle dans ton ressort. En effet, si tu ne le brise pas, je pense qu'en se réchauffant il va reprendre sa forme initiale (ce serait par exemple le cas pour un tuyau de caoutchouc). Le ressort froid est un système métastable ne possédant pas suffisamment d'énergie thermique pour passer la (les) barrière(s) d'activation pour retourner à un état de plus basse énergie.

Après avoir brisé ton ressort, en appliquant ce raisonnement, je dirais que tous les petits morceaux vont se déformer un peu en se réchaufant.

Ceci dit, il y a quand même une perte d'énergie sous forme de chaleur transférée du ressort à l'azote liquide. Mais elle n'a aucune influence sur l'énergie potentielle du système à mon avis, et puis, à moins de le laisser indéfiniment dans l'azote, il va finir par la récupérer .

Voilà, ce ne sont que des hypothèses issues de mon intuition parfois défaillante , il ne tient qu'à vous de les réfuter .

Cordialement,

Hibou

[invite42646fb7]

Merci coucouHibou de votre réponse .

Vous avez peut-être raison, mais votre hypothèse va un peu à l'encontre de mon intuition.

En fait, j'imaginais que dans cette expérience, l'énergie contenue dans le ressort serait absorbée lors de son refroidissement. Il me semble qu'un refroidissemement implique une réorganisation à l'échelle des molécules tendant vers une plus grande stabilité. Or il me semble qu'un ressort compressé est justement caractérisé par une grande instabilité. Maintenant, je ne suis pas sûr de la nature des forces en jeu...

[invite21dfc132]

Disons que l'énergie thermique correspond a une énergie vibrationnelle des atomes constituant un matériau. Ca correspond à une dynamique d'un système microscopique.

L'énergie potentielle du système ressort et elle de nature structurale. Elle correspond à des élongation ou des déformations de liaisons chimiques par rapport à la situation de plus basse énergie.

Pour pouvoir faire de telles déformations, il y a besoin de dynamique (i.e. il faut bouger les atomes pour déformer les liaison), donc si tu n'as aucune énergie thermique, il ne peut y avoir aucun mouvement des atomes, et ce même s'ils sont dans une configuration qui ne soit pas otpimale d'un point de vue énergie potentielle.

Pour te donner une image simple de ce à quoi je pense, imagine qu'un atome contraint est comme une bille dans un bol. Si le bol est soulevé, la bille n'est pas à son potentiel le plus bas : elle le serait par terre. Si la bille est immobile, elle reste dedans. Mais si tu lui donnes suffisamment de mouvement, elle va pouvoir passer par dessus le bord et revenir à son état de plus basse énergie en retombant par terre.

[A voir en vidéo sur Futura]