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Violation de la conservation de l'énergie

Publié : 07 Fév 2019, 02:46
par melpi55
Bonjour,

soit un morceau de matière (par exemple un cube de cuivre de 1 m de côté) qui est à une température de 20°C.

Supposons que nous puissions mettre ce cube dans le vide sidéral (où il n'y a aucun apport d'énergie venant d'une étoile ou autre), alors ce

cube atteindra, au bout d'un certain temps, une température de -273°C (zéro absolu).

L'énergie qui a permis à ce cube d'atteindre les 20°C est bien perdue ???

Question subsidiaire : peut-on calculer le temps que mettra ce cube à 20°C pour atteindre la température de -273°C ?

Re: Violation de la conservation de l'énergie

Publié : 07 Fév 2019, 15:14
par darrigan
Bonjour,
La matière peut échanger de la chaleur sous deux formes possibles :
1. Transfert d'énergie par contact, par exemple un objet chaud est au contact d'un objet plus froid. La chaleur va passer du plus chaud au plus froid. Fut une époque où l'on se représentait la chaleur comme un "fluide" pouvant circuler d'un objet à un autre. En réalité ce n'est pas un fluide. À l'échelle microscopique, il faut voir la température dépend de l'agitation des molécules (vibrations, rotations, translations), c'est-à-dire leur énergie cinétique. Les mouvements (et donc cette énergie) peuvent se transmettre d'une molécule à une autre lors des chocs. Le transfert de chaleur d'un objet solide vers l'air est un autre exemple. Ensuite il peut y avoir des mouvements de convection de l'air car sa densité dépend de la température.
2. Transfert sous forme de rayonnement infra-rouge ou micro-onde. La matière absorbe et émets ces rayonnements, ce qui augmente ou diminue son énergie interne (les vibrations, rotations).

Donc dans le vide absolu, le cube n'ayant aucun contact avec d'autres matière, l'échange de chaleur (et donc le refroidissement) ne peut se faire que par rayonnement. Le cube rayonnera des infrarouges et des micro-ondes, jusqu'à ce que sa température soit en équilibre avec celle du rayonnement qui l'entoure, c'est-à-dire environ 3 kelvins, s'il est très loin des étoiles et autres corps chauds qui rayonnent aussi. Ce n'est pas le 0 absolu, car la température du fond cosmologique est actuellement de 3 K environ. Donc -270 °C environ...

Il y a toujours conservation de l'énergie, mais l'énergie interne du cube est alors transformée en rayonnement électromagnétique (qui voyage dans l'univers jusqu'à ce qu'il rencontre une matière qui l'absorbe). (Et, de façon inverse, quand tu te chauffes devant un feu de cheminée, l'énergie des rayons infrarouge est transformée en chaleur dans ta peau, par conversion en énergie interne (vibration) des molécules.)

En fait, tout le vide intersidéral dans l'univers contient énormément de photons (particules associées aux rayonnements électromagnétiques). Ce n'est jamais du vide absolu ;-)

Est-ce plus clair ? :salut:

Re: Violation de la conservation de l'énergie

Publié : 07 Fév 2019, 17:11
par melpi55
Merci beaucoup, c'est très clair.

Pour ma part on peut clôturer la discussion (je ne sais pas comment faire...)