Température

[gilenar]

On dit que c'est le rayonnement fossile mesuré à 3°K qui permet d'estimer plus précisément l'âge de l'univers.

Qu'est-ce que c'est que la température au niveau des particules ? Comment se manifeste t-elle physiquement? ?

[Bleu]

Je pense que dans les solides, les atomes vibrent autour d'un point d'équilibre... Très basiquement (je ne peux pas faire mieux), je pense que c'est la mesure de cet espèce de balancement qui définit la température, ou l'énergie cinétique de ceux-ci. Dans les gaz parfaits, on a la formule :

 

p.V = n.R.T

 

qui permet facilement d'évaluer la température de ces gaz avec

p = pression atmosphérique en Pascal

V = volume en mètre cube

n = nombre de moles de gaz

R = constante des gaz parfaits = 8,31

T = la fameuse température en question.

 

Voilà pour mes maigres connaissances.

[pasc72]

oui j'aurais dit pareil tetec!

petite précision T (en kelvins)=P.V/n.R

(raa il avait tout dit il fallait bien que je rajoute un petit truc lol)

 

Pascal

[gilenar]

Dans les gaz parfaits, on a la formule :

p.V = n.R.T

qui permet facilement d'évaluer la température de ces gaz avec

p = pression atmosphérique en Pascal

V = volume en mètre cube

n = nombre de moles de gaz

R = constante des gaz parfaits = 8,31

T = la fameuse température en question.

Allez je fonce

Très grossièrement pour l'univers (rayonnement fossile à 3°K)

pour n: la quantité de particules se serait à peu près conservé (importance de la répartition matière/antimatière?)

pour T: on l'aurait mesuré à 3°K (?)

pour p: on pourrait estimer une pression moyenne au vu de nos observations?

alors pour V: on pourrait estimer le volume de l'Univers?

[pasc72]

je ne pense pas que ce soit aussi simple que ça...

Est ce-que la pression-a-t-elle un sens dans l'Univers?? la pression "est due aux nombreux chocs des molécules sur les parois de l'enceinte" Peut-on penser que l'Univers est contenu dans une enceinte? Impossible!

Enfin je n'en sais rien à vrai dire même si je suis assez perplexe quant à son application pour l'Univers!

Pascal

[Félix]

pV=nRT ou V=nRT/p

 

mais p est pratiquement nulle donc V tend vers l'infini, ce qui ne nous avance guère, il faut bien en convenir !

[Bleu]

J'aurais mieux fait d'éviter de parler de gaz PARFAITS !

 

Evidemment on n'applique pas la loi classique des gaz parfaits à l'univers dans son entièreté, c'est un abbération totale.

[syncopatte]

Tetec a raison, il faut considérer l'univers comme un "corps noir" et pas comme un gaz parfait.

 

Un corps noir n'émet que les rayonnements qu'il produit (et pas ceux qu'il réfléchit). Planck a introduit la "quantification", c'est-à-dire que l'énergie est rayonnée de façon discontinue, liée à la constante de lui-même, "h": nombre entiers fois "h" fois la fréquence (0hv,1hv,2hv...).

C'est le début de la physique quantique!

 

La loi de Planck s'applique à l'univers (considéré comme n'importe quel four fermé) à la température de 2.7°K.

 

Patte.

[gilenar]

Mais qu'est-ce que c'est que la température au niveau des particules ? Comment se manifeste t-elle physiquement? ?

Je mélange tout: la température, l'énergie, le niveau d'excitation, l'agitation, quelles différences ou relations ?

[syncopatte]

Au niveau atomaire contrairement à nous au plus qu'elles tremblent au plus c'est chaud, dans le cas d'un mouvement nul (énergie cinétique nulle) on a le zéro absolu: -273.15°C ou 0 °K.

 

Ce topic est trop complexe pour avoir une réponse simple et précise dans un forum: on mélange thermodynamique, physique quantique etc... moi j'abandonne mais une petite touche d'humour avant: la preuve que la Terre s'échauffe, jadis "Brrr!" s'écrivait "BBBRRRRRRR!!!"

 

Patte,

[Gaétan]

La température est typiquement une grandeur macroscopique. Il ne faut donc pas trop essayer de lui donner un sens à l'échelle des particules. Néanmoins, on peut faire le lien autre la thermodynamique et la physique quantique grace à la physique statistique.

[gilenar]

Si le sens s'interprète mal au niveau des particules, alors au niveau des atomes? L'agitation thermique des atomes a t'elle par exemple à voir avec leur énergie? ou leur excitation? est-ce une partie de l'énergie des atomes par rapport à des atomes qui seraient complètement au repos, sans mouvement? ...

[Gaétan]

A l'échelle de l'atome, c'est pareil. La notion de température n'a pas de sens. C'est pas une question d'interprétation, c'est juste que la température est définie à partir d'objet macroscopique.

Les états d'agitations des molécules sont des états énergétiques déterminé par la mécanique quantique. Un corps macroscopique comporte un grand nombre d'atomes dans différents états. A une température donné, la physique statistique et la physique quantique donne la probabilité qu'un atome soit dans un états donné.

[Cyp]

Salut !

 

Gaétan a raison. Etant donné que la température naît de l'agitation des molécules, l'échelle des températures n'est qu'une quantification de cette agitation.

 

Il n'y a donc aucun sens à chercher la température d'un atome vu que c'est l'agitation de cet atome et de ceux situés autour qui définit la température à plus grande échelle.

 

Cyp

[Gaétan]

Merci pour cette divine intervention !

[gilenar]

merci pour cette réponse:

la température à l'état macroscopique est donc dûe à l'agitation des atomes.

l'agitation est-elle le seul paramètre au niveau particules?

à quoi est dûe cette agitation?

la température se manifeste t-elle par des émissions d'ondes ou n'est-ce que le résultat de l'agitation (par exemple des particules qui se choquent et émettent des ondes)?

[Gaétan]

La température est une grandeur thermodynamique intensive qui permet de donner le sens des échanges de chaleur lors de transformation macroscopique. La chaleur a tendance à aller d'une température élevé à une température plus basse pour réduire l'écart de température. C'est également grace aux notions d'énergie interne et d'entropie que la température est définie. L'énergie interne peut alors être vue comme la contribution microscopique du problème et l'entropie comme la contruibution statistique. Mais bon... Tout ça est assez compliqué.

Les atomes sont dans des états quantiques associés à leur énergie. Les niveaux énergiétiques de rotation ou de vibration existent pour les molécules diatomiques au moins, mais pas pour les atomes simples. Pour ces derniers, les différents niveaux d'exitation correspondent à différentes occupations des niveaux électroniques par les électrons.

[gilenar]

Je retiens quand même que:

L'énergie interne peut alors être vue comme la contribution microscopique

Pour l'entropie ce concept ne me parait pas palpable ou imageable.

les différents niveaux d'excitation des atomes simples correspondent à différentes occupations des niveaux électroniques par les électrons.

 

Est-ce que ça veut dire que:

- plus l'agitation est grande, plus l'excitation est grande?

- plus l'excitation est grande plus les électrons occupent des niveaux (d'énergie?) élevés?

- Est-ce que ça a à voir avec l'occupation des couches électroniques?

- Est-ce que l'occupation en terme d'espace des trajectoires des électrons s'agrandit avec le niveau d'énergie?

[Gaétan]

Des systèmes de particules peuvent être liés avec différentes énergies. Ces énergies sont discrètes, càd que seules certaines valeurs de l'énergie marchent. L'état énergétique le plus bas est appellé l'état fondamental et il n'existe pas de niveau de plus basse énergie.

Pour les atomes, il n'y a que le noyau et les électrons. Les états énergétiques correspondent à des occupations de couches électroniques. Pour les molécules, il y a en plus des niveaux de rotation et de vibration. C'est là qu'on peut parler d'agitation. C'est du au fait que le mouvement du noyau n'est pas considéré dans le cas des atomes, le noyau étant toujours beaucoup plus lourd que le nuage électronique. Pour les molécules, il y a en plus le mouvement des noyau l'un par rapport à l'autre. En quantifiant tout ça, on trouve des modes de vibration. D'autre part, les molécules n'étant pas des particules sphériques, il faut considérer la rotation contrairement à l'atome seul.

Mais je ne suis pas un spécialiste du mouvement brownien. Une petite recherche sur Google peut être intéressante.

 

Sinon, effectivement, un atome exité, c'est un atome qui n'est pas dans son état fondamental. On peut donc dire que plus l'énegie est élevée plus l'atome est exité, mais ça n'a rien à voir avec l'agitation thermique.

 

Une autre chose, on ne parle plus de trajectoire !!! Les particules sont décritent par une fonction d'onde. Elles sont un nuage de probabilité de présence. On ne sait plus où sont les particules mais on connait la probabilité qu'elles soient à tel ou tel portion de l'espace. Néanmoins, il est possible de calcuer une moyen et dire que c'est le rayon de orbitale qu'on considère. Dans ce cas, on peut dire que ce rayon a tendance à augmenter avec l'énergie.