Discussion Département:Thermodynamique

Je ne comprend pas pourquoi j’ai des liens rouges sur les 4 principes de la thermodynamique.

OK, c’est bon, les liens vers les articles de Wikipédia ne fonctionnent pas en interne. Au temps pour moi… Mayonaise 2 janvier 2007 à 20:32 (UTC)

Il Faudrait aussi refaire quelques équations en langage latex, mais je en le maîtrise pas encore. Pensez aussi à modifier Delta S avec la nouvelle forme que vous lui aurez donné en latex dans le chapitre sur le troisième principe de la thermodynamique.

J’ai essayé de faire une introduction très vulgarisante qui permette de toucher du doigt les puissants concepts d'abstractions de toutes les théories basées sur les principes de la thermodynamique avec des exemples simples et concrets, voire parfois ludiques (pastis…). Bien évidemment toute correction permettant de mieux correspondre aux critères de la wikiversité est bienvenue. Je ne suis pas non plus sûr d’être dans l'exacte vérité sur tout. Mes doutes vont sur le spoints suivants à clarifier (ils me semblent vrais, mais il y a peut-être des exceptions et je n'ai pas de sources à citer) :

Dans le chapitre du premier principe :

On ne sait pas faire de système fermé parfait Le seul vrai système fermé est l'univers

Comment peux tu affirmer que l'univers est un univers fermé (sens td) ?

Disons que je ne suis pas très satisfait de l’utilisation du mot "fermé", peut-être cela serait mieux de dire isolé, mais il me semble que c’est le terme utilisé. Je ne sais pas si, dans le cas d'interactions entre notre univers et son environnement extérieur, on puisse en dire beaucoup, mais il est relativement (je sais, c’est un très mauvais jeu de mots…) intuitif de penser que dans la physique relativiste, si interaction il y a eu entre notre univers et un autre, l'information ne nous est pas encore parvenue… Disons que c’était une vision de l'esprit destinée à illustrer l'impossibilité que nous avons (du moins à l'échelle humaine à laquelle on applique généralement la thermodynamique, même si je suis un fervent partisan de son application hors de la physique des gaz) à disposer de systèmes parfaitement isolés. Mayonaise 9 janvier 2007 à 21:40 (UTC)

Dans le chapitre du deuxième principe

Je n'aime pas beaucoup la deuxième analogie que je fais avec des cubes d'acier car je la trouve trop tirée par les cheveux (j’ai volontairement ommis toute notion de transfert thermique par convection ou rayonnement pour ne pas surcharger et embrouiller cette explication, mais du coup, l'élève un temps soit peu avisé risque d'y voir rapidement des objections… J'avais pensé à l'analogie des transferts gazeux entre une bouteille de plongée gonflée à 200bar reliée par une vanne à une autre quasiment vide gonflée à 10 bars. La vanne est fermée, on ouvre, le second principe force les sens du transfert. Mais cela me paraissait aussi tordu… J’ai aussi volontairement évité les valeurs nulles (0bar, 0 °C qui peut être confondu avec le 0°K) pour généraliser un peu plus les exemples.

Dans le chapitre sur le principe Zéro

L'analogie ne me plait pas. L'exemple est simple et dans ce cas permet d'illustrer la propriété de transitivité, mais elle se fait à l'aide de la relativité des vitesses (excellent moyen de ne pas décourager ceux qui pensaient que la relativité était forcément compliquée… ;) ). Pour moi, c’est archifaux… J'aurais même tendance à être impitoyable face à un article comme celui là, donc n'hésitez pas à l'être…

Dans le chapitre sur le Troisième principe

J’ai encore essayé de faire tâter à quel non sens correspondrait une température inférieure au Zéro absolu, mais je n'ai pas réussi à vulgariser le principe du zéro absolu = entropie nulle. Honte sur moi, j’ai donc écrit sans connaître mon sujet suffisamment pour le vulgariser à l'extrème…

Mayonaise 2 janvier 2007 à 20:32 (UTC)

Cela reviendrait à dire qu'une bouteille est "moins que vide", qu'un corps a une masse négative ou un volume négatif…

Comparaison sympa et clair (quoique un objet pourrait avoir un poids négatif intuitivement) .. On pourrai alors définir la température comme un échelle avec pour borne inférieur 0 (qui ne peut pas être atteint on a bien compris).. et sans borne supérieur (?)

(Tu continues à oublier de signer DN ;) ma foi, ça me semble envisageable, le problème c’est qu'on trouvera toujours un zozo pour dire "Vous êtes sur, il n'existe pas de température maximale ?" et gnagnagna… RM77 7 janvier 2007 à 13:16 (UTC)

Hummm, pour ce qui est des objets au poids négatifs, je suppose que tu parle de masse, sinon, en effet, cela existe, mais c’est juste à un sens de vecteur près, ça n'a donc pas d'intérêt de discussion… Concernant les masses négatives, le mieux serait de démontrer leur impossibilité par un paradoxe, mais je n'en ai pas en tête. Par contre, il me semble impossible qu'un objet ait une masse négative puisque les ondes gravitationelles ne peuvent être négatives, or, un objet de masse négative en créerai, mais ce genre d'explication ressemble fort à l'emploi d’une bombe atomique pour défoncer une porte ouverte, donc, si quelqu’un a une explication plus parlante… Tu penses peut-être aux mongolfières ou a un ballon d'hélium ? Si c’est le cas, leur masse n’est pas négative, ils sont juste plus légers que le volume d'air qu’ils déplacent (et ont un poids négatif!). Si tu as fait un peu de Physique des fluides, c’est très facile à comprendre.

Prenons un cube de côté a. Ce cube est plongé dans un fluide, dans notre cas, l'air. Ses côtés ne sont pas très grands et on considèrera la densité de l'air Ambiant (a) égale au sommet du cube et en bas du cube à rhô=1 (histoire d'illustrer le propos, mais surtout de généraliser facilement en donnant une densité relative à celle de l'air (donc sans unités) un peu comme on le fait parfois avec l'eau afin de pouvoir généraliser à tous les fluides (y compris les solides se comportant comme des fluides, par exemple, le sable…). La différence de pression entre le haut du cube et le bas du cube est égale à Delta(P)=rhô(a)*g*a. Donc La pression en haut du cube : P(h) est plus faible que la pression en bas du cube : P(b) car P(b)=P(h)+Delta(P) (et Delta(P)>0 car une distance ne peut être négative, de même que la valeur de l'attraction terrestre et bien sûr que les masses, donc que rhô, qui n'est rien d’autre qu'un rapport entre des masses et des volumes, donc des distances, tous positifs…). La force dirigée vers le bas appliquée en haut : F(h) du cube par la pression atmosphérique est F(h)=P(h)*a² (a² étant la surface de la face supérieure du cube…). Une autre force extérieure s'applique sur notre cube, celle générée par la pression P(b) sur sa face inférieure. On a donc une force F(b) dirigée vers le haut appliquée sur la face basse du cube. F(b)=P(b)*a²=(P(h)+Delta(P))*a²=(P(h)+rhô(a)*g*a)*a²=P(h)*a²+rhô(a)*g*a³. La résultante des forces extérieures dirigée vers le haut sera donc F(e)=F(b)-F(h)=P(h)*a²+rhô(a)*g*a³-P(h)*a²=rhô(a)*g*a³. On voit ici que la pression ambiante n'a rien à voir, seule compte la densite, qui dépend un peu de la pression, je vous l'accorde, mais on va commencer simple, elle en dépend si peu dans le cas d’une mongolfière… Donc on a bien une force dirigée vers le haut, soit, mais on a aussi le poids de notre cube, quel est-il ? Facile, c’est P(c)=m(c)*g qui est une force dirigée vers le bas (P(c) est le poids du cube et m(c) sa masse, contrairement au poids, la masse se conserve et ne dépend pas de l'accélération dans le référentiel considéré. Ainsi, une masse d’un kilo de plomb a la même masse qu'un kilo de plummes et sur le même référentiel, ils ont le même poids (le poids, c’est la force qui les atire dans le sens opposé à l'accélération…), mais un kilo de plummes sur terre aura un poids supérieur à un kilo de plomb sur la lune, d'où les records de saut en longueur de Neil Armstrong sur notre satellite…). Calculer m(c) est alors un jeu d'enfants en connaissant le volume du cube qui est a³ : m(c)=a³*rhô(c). On en déduit P(c)=rhô(c)*g*a³ dirigée vers le bas. La résultante des deux forces est appelée F(a) et dirigée vers le bas (a comme Archimède, l'inventeur de cette notion…) et assimilable comme le poids apparent de notre cube est F(a)=F(e)-P(c)=rhô(a)*g*a³-rhô(c)*g*a³=(rhô(c)-rhô(a))*g*a³. g et a étant positifs, le poids apparent de l’objet dépend du signe de rhô(c)-rhô(a) qui peut être négatif. Tu n'as donc pas tort en disant qu'un objet peut avoir un poids négatif, mais certainement pas une masse… J’aime bien cette petite démo du théorème d'Archimède car c’est quelquechose qui m'a parru très étrange et que j’ai eu du mal à accepter jusqu'à ce que l’on me l'ai faite voir et il faut avouer qu'elle n’est pas très compliquée.

Nottez qu'on pourrait la généraliser en l'algébrisant, mais mes connaissances en Latex sont très limitées (interdit de rire…) et je n'ai pas la motivation de vous faire le schéma correspondant en ASCII Art…

Quant à notre fameuse Température maximale, je vais me mettre dans la peau du zozo dans l'espoir que quelqu’un vienne rappeler à l’ordre le modeste utilisateur de la physique à ferrer les ânes que je suis… Donc, posons les bases, l'univers est fini, grand mais fini et on ne peut prélever d'énergie en dehors de l'univers (système fermé…?). Sa masse est donc finie. L'équivalence masse énergie est la célèbre formule E=M (M est la masse de l'univers. Enstein y a rajouté c², mais pour simplifier, on peut très bien prendre c=1 au lieu de 300 000 000 car Enstein nous a aussi appris que l'espace et le temps étant lié, c est un nombre sans dimensions…). Donc, la masse de la matière est de l'énergie. Connaissant la masse de l'univers, on en connaît son énergie "absolue". Si on transfère de l'énergie à un corps, la physique générale prédit une relation entre energie, masse et température, dépendant de la capacité thermique du corps : E=m*C*T. Donc T=E/(m*C). On ne garde que 2 molécules d'Hydrogène (en fait H2 donc c’est deux molécules de dihydrogène), le reste de l'univers est transformé en énergie et cette énergie est concentrée je ne sais comment sur ces molécules. On aura une température finie de nos deux molécules égale à T=E/(m*C). Admettons que la physique quantique (que nous avons pas mal torturée au delà de ses retranchements les plus subtils) nous autorise à désintégrer une des deux molécules de Dihydrogène et un atome d'Hydrogène de l'autre restante pour n'avoir plus qu'un atome d'hydrogène. Il aurait une température encore supérieure, mais elle aussi finie. Supposons qu'au point ou on en est, la physique quantique ayant abandonné toutes discussions nous laisse un élément élémentaire ayant la plus petite masse et que nous lui transférions notre énergie, sa température (si on peut encore en parler…) ne serait pas infinie. Et après, on peut certes désintégrer notre élément élémentaire de la plus petite masse pour en tirer de l'énergie, mais notre masse de l'univers deviendrai nulle et donner la température de quelquechose qui n'esxiste pas me semble ardu… Cette explication est, bien évidemment farfelue… Mais j'aimerais bien que des fanas de physique quantique (ou relativiste) la testent pour me dire ou se situe la limite du vrai et de l'erreur dans chacune des deux disciplines… Mayonaise 9 janvier 2007 à 21:40 (UTC)

Sommaire ?

Salut à tous.

J'avais croisé sur la page projet l'intention d'importer le contenu du livre de thermo de wikibooks, j’ai pris la liberté d'importer le sommaire du wikibook. Puis je suis tombe sur le sommaire proposé par Mayonaise qui me paraît assez complet. Faudrait-il merger les 2 sommaires pour établir l'architecture du département, parce que le contenu du wikibook et celui projeté par Mayonaise se recouvrent bien ? Xzapro4 29 juin 2007 à 13:13 (UTC)

Salut Xzapro4. J’ai importé les pages de Wikilivres concernées, il n'y a plus qu’à les adapter à la Wikiversité… Au boulot RM77 ⟺ We talk. 29 juin 2007 à 14:33 (UTC)