kev-47 a écrit :
Mon côté déduire qqch d'après un simple constat sur ce que je sais pour le moment dirait que le concept de t° est lié à la matière. Tandis qu'un autre dirait que l'on peut définir une température pour n'importe quel vecteur d'énergie et de quantité de mouvement mais je n'en vois pas l'intérêt.
Génial, tu es chaud comme il faut alors! En fait la notion de température est très piegeuse par ce qu'elle est historiquement définit de différentes façon en fonction de la connaissance que l'on avait de la matière. Pour simplifier le problème on peut réduire l'étude de la température à deux période: avant et après la découverte de physique statistique (XIXè).
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Avant Boltzmann (1873): la "matière" était considérée comme une et indivisible (au mieux déformable), et celui qui parlait molécules ou d'atomes pour décrire une chaise risquait sa vie... La mécanique régnait en maître, le principe étant de trouver des constantes (énergie cinétique, moment cinétique) qui se conservent au cours du mouvement (comme la constante se conserve, on connait à l'avance sa valeur finale et on peut donc prédire ce qui va se passer). A ce stade, l'important c'est de retenir que la matière (y compris un gaz) était considérée comme un "morceau de quelque chose"; pour décrire son mouvement pas besoin de savoir ce qui se passe à l'intérieur.
Problème cependant, dès que quelque chose devient "chaud" (par exemple quand on fore un canon) les bilans mécaniques ne marchent plus... C'est alors que naît la thermodynamique classique qui résoudra le problème en introduisant une nouvelle variable pour décrire le mouvement de la matière (la fameuse entropie). L'énormité du truc (c'est même incroyable) c'est qu'à ce moment là Carnot (l'inventeur de l'entropie) ne savait pas que la matière était faite de particules (et que donc l'entropie représentait le désordre atomique). Lui il a juste fait des constatations expérimentales dans le but d'équilibrer des bilans mécaniques.
=> A ce stade la température est juste une expérience sensible qui mesure le "chaud" et le "froid"; L'entropie est une fonction purement mathématique qu'on a créé de toute pièce pour équilibrer des bilans énergétiques.... et ça marche très bien (même de nos jours )) ).
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Après Boltzmann: on sait que la matière est faite de particules et on arrive sur la question de Gunmann: "comprendre comment les atomes bougent entre eux". Sachant qu'il y a 10^23 (?) atomes dans 1L d'air, une approche mécanique classique semble gargantuesque (~10^23 x 6 vecteur positions...) voir uselss quand il s'agit juste de forer un canon. Pour simplifier le problème, Boltzmann s'est donc mis à faire des statistiques sur ce grand nombre de particules. Miracle de la science, il finit alors par démontrer qu'a une constante prêt (celle qui porte son nom) toute la théorie mise en place 100ans plus tôt s'expliquait parfaitement: l'entropie c'est le désordre (l'entropie d'un gaz est bien plus élevée que celle d'un solide par exemple), la température en étant une mesure.
=> A ce stade on a complètement interprété la notion de température.
Tu disais "tandis qu'un autre parle de vecteur d'énergie...". C'est exactement le coeur de la problématique (pour ça que je disais que tu étais chaud
). En fait cela dépend de l'interlocuteur: si la personne en question est un ingénieur généralement il a une vision thermodynamique et mécanique classique; dans le cas que tu évoques je mettrais une petite piecette sur un étudiant ou un passionné puisque ça ressemble à de la physique statistique.
Voici la suite de la discussion que j'avais eu à l'époque sur le même sujet:
- Donc les deux interprétations veulent dirent la même chose, la deuxième étant plus compliquée que la première: génial je prend la première!
- Oula, pas si vite pipo, tu oublies qu'avec la deuxième version on sait ce que l'on fait!
- Oui, et?
- Tu prend une allumette et tu la brûle, quelle est la quantité d'énergie au début et à la fin du processus
- la même!
- pourtant une allumette coûte plus cher qu'un tas de cendre et de fumées froides, normal car on peut faire beaucoup "plus de choses" (comme produire du travail) avec.
- Ok, c'est la fameuse classification des énergies (mécanique, électrique, thermiques), elles ne sont pas toutes équivalentes... mais bon elles se conservent?
- elles se conservent bien, mais pas n'importe comment! ;o). Par exemple tu peux transformer 1kW d'électricité en 1kW de chaleur... mais pas l'inverse. Donc oui ça se conserve mais seulement si la transformation est possible!
-Ah... génial... et comment je sais si c'est possible?
- Et bien toute transformation (isolée..blabla) s'effectue avec une augmentation de l'entropie, c'est à dire du désordre moléculaire. Dans le cas de l'allumette on passe d'un énergie chimique noble (les molécules sont très ordonnées, regroupées dans la tête d'allumage) à une énergie thermique complètement désordonnée (les molécules se baladent dans la nature).
=> l'intérêt (pour l'ingé) de l'interprétation statistique de l'entropie c'est de pouvoir classifier les énergies et donc de leur attribuer une valeur commune. Imaginons un avion complet qui couple tout un tas d'énergies différentes (thermique, électrique, mécanique, aéro), une telle approche permet de suivre la transformation de l'énergie (c'est à dire la dégradation de son organisation et donc de son utilité) depuis le carburant jusqu'au filet d'air chaud derrière l'aeronef.
En fait il y a tout un tas d'autre choses, mais il faudrait des heures ;o).