Cinétique des gaz.

[Camille Leveque]

Bonjour.
Dans l'expérience de la détente de Joule, on considère par exemple un tube fermé à ses deux extrémités et muni d'une vanne en son centre. Le compartiment de gauche contient un gaz. Celui de droite est vide.
Quand on ouvre la vanne, si le système constitué du tube et du gaz est considéré comme isolé (n'échange rien avec l'extérieur) il me semble que le tube recule vers la gauche. Le gaz se détendant vers la droite. (Galilée: un corps ne peut de lui-même déplacé son centre de gravité........)
Le gaz proche de la paroi fermant le tube à gauche se refroidit donc.
Et le gaz qui se détend (sans se refroidir?), quand il arrive sur la paroi de droite se réchauffe. La paroi vient à sa rencontre et lui donne donc de l'énergie.

Les conclusions actuelles de la détente de Joule me paraissent donc erronées.
Et le second principe caduque.
Qu'en pensez-vous.

Camille Leveque

[Yoz]

Je ne comprends pas ton raisonnement...
Je ne comprends pas comment tu conclus que le premier principe est faux.
Le système est isolé et son centre de gravité ne bouge pas : le gaz se déplace vers la droite, le récipient vers la gauche. A l'équilibre thermodynamique, tout le monde a récupéré son énergie initiale (en particulier il n'y a pas d'échanges thermiques entre le gaz et récipient car ils étaient déjà à l'équilibre thermique au départ). Même si tu ne négliges pas l'énergie cinétique nécessaire à l'infime déplacement de la boîte, les variations de température s'annulent une fois l'équilibre thermodynamique atteint.

Je ne vois pas pourquoi le second principe serait faux...

[Camille Leveque]

Bonjour

Je n'ai pas parlé du premier principe. Mais uniquement du second.
Si la masse de gaz n'est pas négligeable vis-à-vis de la masse du récipient, le déplacement n'est pas négligeable.
Et là où le gaz pousse le tube, il se refroidit.
Et là où, un peu après, il le freine, il se réchauffe.
Nous avons donc une différence de température.
Si on laisse "faire le temps", la température va se stabiliser.
Mais on peut aussi faire "tourner" un cycle thermique entre cette source chaude et cette source froide.
Et donc en "sortir" de l'énergie. Un cycle thermique prend plus de calories à la source chaude qu'elle n'en donne à la source froide.
Et là, après ce cycle thermique, la température ne va pas revenir à la température de départ. Mais plus bas.
Etes vous d'accord?

Ce n'est évidement pas comme çà qu'on va produire de l'électricité.
Du temps de Sadi Carnot et de Rudolf Clausius, et de leurs raisonnements, personne ne soupçonnait l'existence des ions.
Qu'on peut déplacer "pour rien" à l'aide d'un champ électrique.
A la page 89 de son livre, Sadi CArnot se posait des questions sur l'universalité de son raisonnement sur les gaz.
Clausius n'a rien vu. Et l'a appliqué à toute la physique.

Voilà.

Camille Leveque

[Camille Leveque]

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Evidement, vu comme çà, le tube ne bouge pas.........

Camille Leveque

[Yoz]

Si tu veux parler d'approximations, parlons-en .

Et là où le gaz pousse le tube, il se refroidit.
Et là où, un peu après, il le freine, il se réchauffe.

Déjà, je ne vois pas comment tu arrives à ce genre d'affirmation. Si une boîte contenant du gaz est en mouvement rectiligne uniforme, le gaz est plus chaud d'un côté que de l'autre ? Ensuite, tu fais de l'extrême pinaillage alors que tu sembles utiliser l'hypothèse que le gaz est parfait, ce qui est... disons douteux. Si le gaz n'est pas parfait, il se refroidit lors de la détente. Ajoute à cela les transferts thermiques à l'intérieur du gaz et ton moteur tombe à l'eau car il n'y aura ni source chaude ni source froide clairement identifiables.

Et là, après ce cycle thermique, la température ne va pas revenir à la température de départ. Mais plus bas.

Et ? Tu n'as toujours pas expliqué en quoi le second principe était faux.

Bref, je ne pense pas que ce genre de pinaillage te mène quelque part. De toute façon, les modèles physiques ne sont pas "vrais" et c'est illusoire que de croire que les lois physiques décrivent, ou décriront un jour, la réalité pure. Tous ces micro-raffinements (à supposé qu'ils soient vrais) sont inobservables et perdus dans les erreurs de mesure.

[siro]

Tous ces micro-raffinements (à supposé qu'ils soient vrais) sont inobservables et perdus dans les erreurs de mesure.

Ouais enfin le but des théories physiques c'est quand même sous hypothèses de rester cohérentes...
(Et donc de ne pas arriver à des conclusions absurdes.)

Le problème ici c'est que le raisonnement est disons tortueux et saute d'un état curieux à un état absurde par des règles de déduction assez disons... originales.

Mais un bon raisonnement physique doit arriver à quelque chose de cohérent avec le reste de la physique (sinon c'est que les hypothèses de départ sont imprécises, ou qu'on a caché une arnaque dans un truc implicite).

[Camille Leveque]

Bonjour

La réponse de Mr Jean Dercourt, secrétaire perpétuel de l'Académie des Sciences est assez éloquente. En 2002.
Pour que les conclusions soient celles des livres, il faut que le récipient ne se déplace pas. Qu'il soit donc de masse infinie et le gaz de masse négligeable.

Il aurait pu répondre quelque chose de plus cohérent. En dessinant un tube fermé à ses deux extrémités et munis de deux vannes à un tiers et deux tiers de sa longueur. Si on ouvre les deux vannes simultanément, le gaz se répand vers la gauche et vers la droite dans les deux compartiments extérieurs. Et le tube ne se déplace pas.
Et là, nous avons une transformation adiabatique irréversible. Il n'y a pas de différence de température au sein de la masse de gaz.
Normalement.
Voilà.

Camille

[Yoz]

Je ne comprends toujours pas pourquoi le fait que le récipient bouge te pose un problème. Même s'il ne bouge pas, il y aura à un moment donné une différence de température dans le gaz (le système étant momentanément hors de l'équilibre). Et il n'y a toujours aucun problème avec le second principe.

Ouais enfin le but des théories physiques c'est quand même sous hypothèses de rester cohérentes...
(Et donc de ne pas arriver à des conclusions absurdes.)

Oui bien sûr. Mais il n'y a justement aucune conclusion absurde dans ce que dit Camille. Mes mots étaient peut-être mal choisis, mais je voulais dire qu'on ne trouve pas de "vrais" paradoxes physiques en critiquant ce qui relève d'erreurs de surmodélisation d'un unique problème un peu caricatural comme la détente de Joule-Gay-Lussac. D'ailleurs, la thermodynamique ne repose pas sur les conclusions de cette expérience.

[siro]

Dit comme ça, je suis d'accord avec toi.

[Camille Leveque]

Rebonjour

Commençons par le début.
En 1824, Sadi Carnot publie son unique livre. A ses frais. Il est disponible scanné sur internet.(Gallica)
Il y fait un brillant exposé sur le cycle qui porte son nom. Avec des mots très simples. Que tout le monde peut comprendre.
A la page 89 de son livre, il se pose la question de l'universalité de son raisonnement sur les gaz. Est ce valable pour les liquides, les solides et la congélation de la glace? La petite note en bas de page 89 est assez explicite. Carnot meurt en 1832.
Rudolf Clausius découvre le livre de Carnot vers 1850; il en mesure l'importance. La chaleur n'est plus ce fluide sans masse qui passe des corps chauds vers les corps froids
Clausius applique le raisonnement de Carnot à toute la physique. Il invente l'entropie est donc le second principe. Disons qu'il n'a pas fait attention à la page 89. Des considérations statistiques appuient les dires de Clausius. Mais elles ne s'appliquent qu'à un grand nombre de particules.
La mécanique quantique est le résultat de la cogitation concernant l'expérience de Joule à une seule particule de gaz. La particule est à la fois dans le compartiment de gauche et dans celui de droite. Le chat de schödinger est à la fois mort et vivant..........
J'ajoute qu'en 1881, Svante Arrhénius publie son mémoire de fin d'étude. Très mal accueilli par ses professeurs. Il recevra cependant un prix Nobel pour sa découverte de l'existence des ions. Ni Carnot ni Clausius ne pouvaient raisonner sur les ions. Ils ne savaient pas qu'ils existaient.

J'ajoute deux petites notes.
1/ L'entropie de Clausius est une quantité qui ne peut qu'augmenter. Voir être constante dans une transformation parfaitement réversible. Il fallait donc inventer le Big Bang. Pour que l'ensemble de la physique tienne debout.
2/ Pendant 2000 ans environ, la terre est restée immobile dans les connaissances humaines. Cà n'a pas empêché les mathématiciens de trouver les équations ou une représentation géométrique du système du monde. Ptolémée et les épicycles et les excentriques. Je note que certaines planètes orbitent entre la terre et le soleil. D'autres sont externes à l'orbite terrestre. Et les mathématiciens voyaient le soleil le jour et les planètes la nuit........
Problème très ardu il me semble.
Voilà.

Camille